12.2闭合电路的欧姆定律（第3课时） 课件 (共43张PPT)高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

(共43张PPT)
12.2 闭合电路的欧姆定律
第一课时
1、什么是电源
2、电源电动势表达式是什么 物理意义
电源是通过非静电力做功 把其它形式的能转化成电能的装置。
（1）
（2）意义：电动势表示电源将其他形式的能转化为电能本领。
复习回顾
3、如何计算电路中电能转化为其它形式的能
对于纯电阻电路:
t
R
U
IUt
W
2
Rt
I
2
=
=
=
=Q
非
外电路:
电源外部的电路 (用电器和导线构成).
内电路
外电路
一、闭合电路
用导线把电源、用电器连成闭合电路.
r
E
R
s
1.闭合电路的结构：
内电路:
电源内部的电路.
用导线把电源、用电器连成闭合电路.
1.闭合电路的结构：
2.闭合电路中的电流
在内电路中，电流方向为负极流向正极。
在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。
r
E
R
s
内电路
外电路
A
B
C
D
R
E r
B
D
A
C
A
B
C
D
R
E r
化学反应层
3.闭合电路中的电势
A
B
在电源(干电池)的正负极附近存在着化学反应层，反应层中非静电力（化学作用）把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个反应层中，沿电流方向电势升高。在正负极之间，电源的内阻中有电流，沿电流方向电势降低.
3.闭合电路中的电势
(1)在外电路中，沿电流方向电势降低。
(2)在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”。
部分电路欧姆定律:
导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，
跟导体的电阻R成反比
闭合电路中的电流I与那些因素有关呢？
I
R
U
部分电路
内电路
外电路
E
r
S
R
A
B
I
闭合(全)电路
1、若外电路中的用电器都是纯电阻R，在时间t内,外电路中有多少电能转化为内能
2、内电路也有电阻r，当电流
通过内电路时，也有一部分电
能转化为内能，是多少
讨论
r
E
R
K
3、电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功
4、以上各能量之间有什么关系
I
根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和.
r
E
R
K
2.内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比.
1.公式:
二、闭合电路欧姆定律
3.适用条件：外电路是纯电阻电路.
说明：
1、 是外电路上总的电势降落，叫路端电压.
2、 是内电路上的电势降落，叫内电压.
电动势等于内外电路电势降落之和
1.内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比.
2.公式:
适用:外电路 是纯电阻电路.
小结：闭合电路欧姆定律
电动势等于内外电压之和
普遍适用.
1、 如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12Ω ，外电路的电阻为1.38Ω ，求电路中的电流和路端电压。
解：电动势E=1.5 V，内阻r=0.12 Ω ，外电阻R=1.38 Ω.
由闭合电路欧姆定律得：
路端电压为
U = IR=1×1.38 V
=1.38 V
A
A
r
R
E
I
1
12
.
0
38
.
1
5
.
1
=
+
=
+
=
当堂训练
2、在如图所示电动势为2V的电源跟一个阻值R=9Ω的电阻接成闭合电路,测得电源两端电压为1.8V,求电源的内电阻.
r =1Ω
E、r
R
V
3、如图，R1=14Ω,R2=9Ω,当开关处于位置1时,电流表读数I1=0.2A;当开关处于位置2时,电流表读数I2=0.3A.求电源的电动势E和内电阻r.
s
E、r
R1
A
R2
1
2
E=3V r =1Ω
当 S切换到位置l时：
E=I1R1+I1r
(1)
当 S切换到位置2时：
A
R1
R2
S
1
2
E
r
E=I2R2+I2r
(2)
E=3V r =1Ω
由（1）、（2）式代入数据，有：
解：分析… …
4、在如图所示的电路中，R1＝18Ω，R2＝10Ω，当a、b两点间接理想电流表时，其读数为0.5A，当a、b两点间接理想电压表时，其读数为3.6V，求该电源的电动势和内电阻。
E=6v，r=2欧
5、如图所示，电源内阻r为0.4欧，R1=R2=R3=4欧．当电键闭合时，理想电流表与理想电压表的读数分别为1.5A和2V．求：
　　（1）电源电动势为多大
　　（2）电键断开，电压表的读数为多少
一、路端电压与负载的关系
设电源的电动势E=3V，内阻r=2Ω。请根据路端电压与电流的关系式U=E-Ir，以U为纵坐标，I为横坐标，画出U与I关系的函数图像。
U/V
I/Ａ
O
讨论：
1、外电路断开的状态对应于图中的哪一点？怎样看出这时路端电压与电动势的关系？
E=３v
2、电动势E的大小对图像有什么影响？
在纵轴上的截距表示电源的电动势E．
I短＝１.５Ａ
3、短路的状态对应哪一点？怎样得出这时电流大小？
在横轴上的截距表示电源的短路电流
4、r的大小对图像有什么影响？
图象斜率的绝对值表示电源内阻，图线越倾斜内阻越大
路端电压:
闭合电路欧姆定律:
R
R
理论分析:
当外电路电阻增大（或减少）时，电流怎样变化？
路端电压如何变化？
E、r
s
R
A
V
路端电压与负载的关系
路端电压与负载的关系(小结)
２、两个特例：
（2）外电路短路时
（1）外电路断路时
断路时的路端电压等于电源电动势
电源内阻一般很小，故短路电流很大，严禁将电源正负极两端直接相短接。
路端电压:
闭合电路欧姆定律:
１、如图电路：
R增大，电流I减小，路端电压U增大;
R减少，电流I增大，路端电压U减少.
E、r
s
R
A
V
３、电源的伏安特性曲线
——路端电压U随电流I变化的图象．
(1)图象的函数表达
②在横轴上的截距表示电源的短路电流
③图象斜率的绝对值表示电源内阻，图线越倾斜内阻越大
①在纵轴上的截距表示电源的电动势E．
(2)图象的物理意义
U
I
O
E
I短
θ
I1
U1
E、r
s
R
A
V
U2
I2
△U
△I
对比：定值电阻的伏安特性曲线
I
U
O
E
S
R
A
V
U2
U1
I1
I2
△U
△I
例、如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像，下列判断正确的是（ ）
A．电动势E1＝E2，发生
短路时的电流 I1＞ I2
B．电动势E1=E2，内阻 r1＞r2
C．电动势E1＞E2，内阻 r1＜ r2
D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化大
U
I
1
2
AD
练习、有两节电池,它们的电动势分别为E1和E2,内电阻分别为r1和r2.将它们分别连成闭合电路,其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示,可以判定( )
AB
U
I
O
1
2
A.图象交点所示状态,
两电路的外电阻相等
B.E1>E2,r1>r2
C.图象交点所示状态,
两电路的总电阻相等
D.E1>E2,r112.2 闭合电路的欧姆定律
第二课时
含容电路的分析
思路方法：
1、电路稳定后，电容器在电路中就相当于断路
2、电路稳定后，电容所在电路无电流，所以其两端的电压就是所在支路两端的电压
3、电路的电压、电流变化时，会引起电容器的充放电，进而引起内部电场的变化
例：在如图所示的电路中,电源的电动势E=3.0V,内阻r=1.0Ω; R1=10Ω, R2=10Ω, R3=30Ω, R4=35Ω;电容器的电容C=50μF.电容器原来不带电.求接通电键S后流过R4的总电量.
R1
R2
C
S
E r
R4
R3
Q=10-4C
例1.如图所示，电源的电动势和内阻都保持不变，当滑动变阻器的滑动触点向左端移动时（ ）
A、电压表的读数增大，电流表的读数减小
B、电压表和电流表的读数都增大
C、电压表和电流
表的读数都减小
D、电流表的读数
增大，电压表的读
数减小
A
E、r
R1
A
V
R2
R3
P
闭合电路的动态分析的具体步骤:
(1) 判断总电阻的变化.
(2)由 判断总电流的变化.
(3)据U=E-Ir,判断路端电压的变化.
(4)由串并联规律判断各部分U、I的变化.（先干后支；先固定电阻后变化电阻）
例2.A与B灯电阻相同，当变阻器滑片向下移动时，
A.A、B都变亮，电流表示数变大
B.A、B都变暗，电流表示数变大
C.A变亮，B变暗，电流表示数变小
D.A变暗，B变亮，电流表示数变小
B
E、r
s
R
B
A
A
练习．在如下图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器．当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U.现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是(　　)
A．I1增大，I2不变，U增大
B．I1减小，I2增大，U减小
C．I1增大，I2减小，U增大
D．I1减小，I2不变，U减小
B
12.2 闭合电路的欧姆定律
第三课时
1.电源提供的功率(电源的总功率)
一、闭合电路的功率
E、r
s
R
I
2.电源内阻上的热功率
3.电源的输出功率(外电路得到的功率)
＝P总－P内＝IE－I2r
以上式子都是普遍适应的
思考与讨论：当外电路电阻R为多大时，输出功率最大？
由数学知识可知：
1）当R=r时，电源输出功率最大，有：
2）当R>r时，输出功率随R的增大而减少
3）当R试作出P出—R曲线图：
P
R
r
E2/4r
R2
P1
R1
当P出注意多解性！
结论:
（1）电源的效率随外电阻的增大而增大
（2）当R=r时，电源输出功率最大此时其效率只有50℅
4.电源的效率
对纯电阻电路,电源的效率为:
例1、某电源E=6V，r=1Ω,与一可变电阻R（最大值为10Ω) 串联形成闭合回路，问：
1）电源的最大输出功率为多少？
2）当电源的输出功率为8W时，可变电阻的有效接入阻值为多少
（1）9W
（2）1/2Ω;2Ω
例2、如右图所示，R为变阻器，阻值为8Ω，R1=1Ω，电源电动势为E=6V，内阻为r=2Ω，问：
1）当R的有效接入电阻为多少时，电源输出功率最大？
2）当R的有效接入电阻为多少时，R1的功率最大？
3）当R的有效接入电阻为多少时，变阻器的功率最大？
E、r
s
R
R1
等效电源法
(1)R=1Ω,P=4.5W
(2)R=0Ω,p=4W
(3)R=3Ω,P=3W
例3.如图所示的电路中,电源电动势为6V,当开关接通后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uab=6V, Uad=0V, Ucd=6V, 由此可以判定 ( )
A、L1和L2 的灯丝都烧断了
B、L1的灯丝烧断
C、L2的灯丝烧断
D、变阻器R断路
C
R
S
L1
L2
a
d
c
b
小结：电路故障分析
短路处特点：有电流通过而电压为零
断路处特点：电路电压不为零而电流为零
例4、如图，直线A为电源的U－I图线，直线B为电阻R的U－I图线，用该电源和该电阻组成的闭合电路时，电源的输出功率 W，电源效率为 。

1.如图所示的电路中,电源的电动势E=10V,内阻r=0.5Ω,电动机的电阻R0=1.0Ω,电阻R1=1.5Ω.电动机正常工作时,电压表的示数U1=3.0V,求:
(1)电源的总功率
(2)电动机消耗的电功率 将电能转化为机械能的功率
(3)电源的输出功率
R1
E
r
V
(1)P总=20W
(2)P电动机=12W,P机=8W
(3)P出=18W
当堂训练
2.如图所示的电路中,电源的电动势为2V,内阻为0.5Ω, R0为2Ω,变阻器的阻值变化范围为0~10Ω, 求:
(1)变阻器阻值多大时,R0消耗的功率最大.
(2)变阻器阻值多大时,变阻器消耗的功率最大.其最大功率为多少
R0
E r
R
(1)R=0时,R0功率最大
(2)R=2.5Ω时,变阻器消耗的功率最大.Pm=0.4W
3.如图所示的电路中,开关S闭合后,由于电阻发生短路或者断路故障,电压表和电流表的读数都增大,则肯定出现了下列那种故障 ( )
A、R1短路
B、R2短路
C、R3短路
D、R1断路
A
R1
R2
R3
V
S
E r
A
19、如图所示电路，电源电动势ε=6V，内阻r=1Ω．外电路中电阻R1=2Ω，R2=3Ω，R3=7.5Ω．电容器的电容C=4μF．开始电键S断开．从合上电键到电路稳定的过程中，通过电流表的电量是多少？