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闭合电路的欧姆定律(第一课时)
第十二章:电能 能量守恒定律
12.2 闭合电路的欧姆定律
知识回顾
F静电力
F非静电力
1.克服电场力搬运电荷
电源的作用:
2. 非静电力做功,将其他能转化为电势能
电源的工作原理
想一想:哪款电池非静电力做功本领的最强?
碱性干电池——将1C的正电荷由电源负极搬运到正极,其非静电力做功1.5J。
锌汞电池——将1C的正电荷由电源负极搬运到正极,其非静电力做功1.2J。
铅蓄电池——将0.6C的正电荷由电源负极搬运到正极,非静电力做功1.2J。
电源的工作原理
一、电动势
电动势:表示电源的非静电力做功增加电荷的电势能的特性
电动势E 表示为
电动势在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
电动势是标量,单位:伏特(V) 1 V=1 J/C
电动势由电源中非静电力的特性决定,跟外电路无关。
对于常用的干电池来说,电动势跟电池的体积无关。
9V
3V
1.5V
1.5V
1.5V
2.8V
12V
各种各样的电池
一、电动势
闭合电路
由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路(closed circuit) 。
用电器和导线组成外电路
电源内部是内电路。
外电路两端的电压—路端电压U
外电路
+
-
静电力
非静电力
静电力做正功
电势能减少
电势能转化为
其他形式能量
非静电力
做正功
电势能增加
其他形式能
转化为
电势能
内电路
闭合回路的能量是怎样转化的?
相等吗?
?
闭合电路
内电路会发热
—电源内阻r
等效为
讨论闭合回路中的能量转化关系(电路中的电流为I)
1、若外电路两端电压U,在时间t内,外电路消耗了多少电能?
W外=UIt
2、内电路也有电阻r,当电流通过内电路时,也有一部分电能被消耗转化为内能,是多少?
W内=I2rt
3、电流流经电源时,在时间t内非静电力做多少功?
W非=Eq=EIt
4、以上各能量之间有什么关系?
二、闭合电路的能量分析
则:
如果外电路只有电阻
即:
——闭合电路的欧姆定律
根据部分电路欧姆定律:
二、闭合电路的能量分析
闭合电路的欧姆定律
内容:闭合电路中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。
公式:
适用范围:外电路中没有电动机、电解池等用电器,只有电阻。
闭合电路欧姆定律的另一种表达方式
在外电路中,沿电流方向电势降低
在内电路中,一方面,由于存在内阻,沿电流方向电势也降低;另一方面,在化学反应层附近在沿电流方向的电势“跃升”。
E = U外+ U内
电源电动势等于闭合回路内、外电路电势降落之和。
适用范围:外电路既可以是电阻,也可以含有电动机等用电器。
想一想
电源、小灯泡的规格都相同。多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。如何解释这一现象呢?
U外= E Ir
外电路电阻变小,路端电压变小了!
例题:如图,,,当开关处于位置1时,理想电流表读数;当开关处于位置2时,电流表读数求电源的电动势 和内电阻。
课堂练习
1
2
小结
闭合电路的能量关系:
电源内部特性决定: E , r
能量的观念
用物理量之比定义
非