物理人教版（2019）必修第三册 12.2.2 闭合电路的欧姆定律（21张PPT）

(共21张PPT)
闭合电路的欧姆定律
人教版 必修三
第二课时
稀硫酸
PbO2
Pb
V
探针
V
A
实验探究
1 路端电压与负载的关系
电流 I / mA 8 12 17 20 25 30
电压U外 / V 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4
电压U内 / V 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
U外+ U内 / V 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1
E= U外+ U内
实验数据处理
三、路端电压与负载的关系
把外电路中的用电器叫作负载
把外电路的电势降落叫作路端电压。
负载变化时，
电路中的电流就会变化，
路端电压也随之变化。
根据
U外=U，U内＝ Ir，则
U ＝ E － Ir
E ＝ U外＋ U内
路端电压与负载的关系
对于确定的电源来说， E 和 r 是一定的。当外电路只有电阻时，实验结果表明：
外电阻 R 增大，电流减小，路端电压增大
外电阻 R 减小，电流增大，路端电压减小
想一想
在外电路断路的情况下，用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？
在闭合电路时，仍然用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？
当电源两端短路时，电流会是无穷大吗？
想一想（解答）
根据 ，当 I=0时，U=E。
即：断路时路端电压等于电源的电动势。
我们常根据这个道理测量电源的电动势。
V
U ＝ E － Ir
想一想
在闭合电路时，仍然用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？
不等于电源电动势，测量值等于路端电压U。
V
U
从能量转化的角度看
E 表示电源非静电力做功把其他形式的能量转化为电势能的本领
U 表示电场静电力做功把电势能转化为其他形式的能的本领
vs
W表示
电源内部非静电力做的功
W表示
电源外部静电力做的功
从定义看
思考：电动势与路端电压有什么区别？
闭合电路的U-I图象
U
o I
E
U0 M（I0,U0）
β
α
b a
N
I0 Im
1）图中a为闭合电路的U-I
图象b为部分电路(外电阻)的U-I图象
2）两者的交点坐标表示该电阻接入电路时的路端电压与电流（即工作时的实际电压和实际电流——实际功率P实=U0I0）
3）a的斜率的绝对值表示电源内阻的大小、b的斜率的绝对值表示接入电路中外电阻的的大小
图像的函数表达式
在横轴上的截距
表示电源的短路电流
图像斜率的绝对值
表示电源的内阻。内阻越大，图线越陡。
在纵轴上的截距
表示电源的电动势 E
图像的物理意义
E
U
I
I短
θ
断路
短路
O
闭合电路的U-I图象
拓展学习：欧姆表的原理
当红、黑表笔直接接触时（相当于被测电阻为 0），电流表指针指在最大值 Ig 处
根据闭合电路欧姆定律：
拓展学习：欧姆表的原理
当红、黑表笔之间接有待测电阻 Rx 时，电流表指针指在 Ix 处：
根据闭合电路的欧姆定律：
例题
如图是汽车蓄电池供电简化电路图。当汽车启动时，启动开关 S 闭合，电动机工作，车灯会变暗；当汽车启动之后，启动开关 S 断开，电动机停止工作，车灯恢复正常亮度。请分析以上现象发生的原因。
闭合电路动态分析
1．闭合电路动态分析的思路
闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化，分析这类问题的基本思路是：
分清电路结构→局部电阻变化→总电阻变化→总电流变化→内电压变化→路端电压变化→各部分电压、电流变化
2．闭合电路动态分析
(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”，
即：R局减小(增大)→R总减小(增大)→I总增大(减小)→U内增大(减小)→U外减小(增大)→U局(I局)
7
1．电源（向整个电路提供）的功率(输入功率)P：
P总＝EI (普遍适用)
(只适用于外电路为纯电阻的电路)
2．电源内阻消耗功率（发热）P内：
P内＝I2r
3．电源的输出功率（即外电路消耗的电功率）P出：
P外＝ P出＝I2R＝U2外/R (只适用于外电路为纯电阻的电路)
P外＝ P出＝U外I＝P总 - P内 ＝EI- I2r (普遍适用)
电源的功率和效率
4．纯电阻电路中，输出功率随外电阻R的变化关系：
P出＝P外＝I2R
P出—R图像（电源输出功率随外电阻变化的图线）
P出
R
r
E2/4r
R2
P1
R1
o
当R＝r时取等号
(1)当R＝r时，电源的输出功率最大，Pm＝ ，
(2)当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小．
(3)当R＜r时，随着R的增大输出功率越来越大．
(4)当P出＜Pm时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝r2.
注意多解性！
P1=P2
E2R1
E2R2
(R1+r)2
(R2+r)2
=
出
结论：
5．电源的效率：
（1）定义：输出功率跟电路消耗的总功率的比值。
（2）定义式：
（普遍适用）
对于纯电阻电路：
R
O
1
故外电路电阻越大，电源的效率越高。 -R图像为：
特别提醒：(1)当电源输出功率最大时(R=r)，机械效率η＝50%。当R→∞时，η→100%，但此时P出→0，无实际意义。
例、一块太阳能电池，测得它的开路电压为800 mV，短路电流为40 mA，若将该电池与一阻值为20 Ω的电阻器构成一闭合电路，则它的路端电压是(　　)
A．0.10 V　　　B．0.20 V
C．0.30 V D．0.40 V
外电路开路，电源两端的电压等于电动势大小
由短路电流可求电源内阻
大小r＝ ＝20 Ω.
由闭合电路欧姆定律求电流I＝
＝20 mA
路端电压就是外电阻两端的电压U＝IR＝400 mV＝0.40 V
小结
E ＝ U外＋ U内
闭合电路的欧姆定律