(共19张PPT)
第2节 科学测量：电源的电动势和内阻
第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电
教学目标
电动势和内阻是电源的两个重要参量，若电池的电动势和内阻未知，如何测量电源的这两个参量呢？有哪些测量方法？分别需要什么器材？
新课引入
电流表：0～0.6A
电压表：0～3V
滑动变阻器：阻值较小的,最大阻值10～20Ω
被测干电池：内阻较大
开关和导线
电流表、电压表、滑动变阻器、待测干电池、开关、导线等。
一、实验器材
利用闭合电路的欧姆定律：
E = U + Ir
通过多次改变滑动变阻器的阻值（外电阻），测出相应的外电压（电压表读数）、电流（电流表读数），利用解方程的办法或图像法求得电动势和内阻。
二、实验原理与设计
A
V
S
E，r
1.电流表用0～0.6 A量程，电压表用0～3 V量程，按实验原理图连接好电路。
三、实验步骤
A
V
S
R
2.把滑动变阻器的滑片移到一端，使其接入电路的阻值最大。
3.闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1，U1)。
用同样的方法测量几组U、I值。
4.断开开关，整理好器材。
5.处理数据，用公式法和作图法求出电源的电动势和内阻。
三、实验步骤
第1组 第2组 第3组 第4组 第5组 第6组
U/V
I/A
A
V
S
E，r
1. 代数法
从而计算出：
四、实验数据处理
A
V
S
E，r
2. 图像法
根据
E = U + Ir
U = E － Ir
I
U
A
B
O
电动势E
短路电流
纵坐标可以不从0开始
电源的伏安特性曲线
斜率 k 的绝对值 = r
四、实验数据处理
【例1】 在用电压表、电流表测两节干电池串联的电动势和内阻时，除备有被测电池、电键和足够的导线外，还备有下列仪器可供选择：
A．电流表 (0～0.6 A)
B．电流表 (0～3 A)
C．电压表 (0～3 V)
D．电压表 (0～15 V)
E．滑动变阻器 (20 Ω，2 A)
F．滑动变阻器 (1700 Ω，0.3 A)
应该选用的仪器是__________(填器材前面的选项字母)。
A
V
K
E，r
A、C、E
一节电池电动势1.5V
能较大范围的调节电流
电源不能大电流放电
典例分析
【例2】 在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中。
(1)备有如下器材
A.干电池1节 B.滑动变阻器(0～20 Ω)
C.滑动变阻器(0～1 kΩ) D.电压表(0～3 V)
E.电流表(0～0.6 A) F.电流表(0～3 A)
G.开关、导线若干
其中滑动变阻器应选________，电流表应选________。(只填器材前的序号)
典例分析
(2)为了最大限度的减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图。
(3)某同学根据实验数据画出的U－I图像如图所示，由图像可得电池的电动势为________ V，内阻为________ Ω。
解析
(1)滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因干电池内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可，故滑动变阻器应选B。(也可以从便于调节的角度来分析，应该选择阻值较小的滑动变阻器。)
电流表的量程要大于电源允许通过的最大电流，对于干电池来讲允许通过的最大电流一般是0.5 A，故需要选择0～0.6 A，所以电流表应选E。
(2)电路图如图所示。
答案 (1)B E (2)见解析图 (3)1.5 1
1.用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中，下列注意事项中错误的是 ( )
A.应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显
B.移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
C.根据实验记录的数据作U-I图象时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧
D.出于安全的考虑，在选择电表时，量程越大越好
D
跟踪练习
2.一个学生某次实验中根据实验数据，画出了如图所示的 U－I 图像，从图中可得出电源电动势为______V，内阻为________Ω。
2.90
2.55
3. 用图所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为 1.5 V，内阻约 1 Ω，电压表 ( 0 ─ 3 V ，3 kΩ ) ，电流表 (0 ─ 0.6 A ，1.0 Ω ) ，滑动变阻器有 R1 (10 Ω ，2 A ) 和 R2 ( 100 Ω，0.1 A ) 各一只。
(1) 实验中滑动变阻器应选用 。
(2) 请用笔画线代替导线连接实验电路。
(3)在实验中测得多组电压和电流值，得到如图丙所示的 U ─ I 图线 ，由图线可较准确求出该电源电动势 E = V ; 内阻 r = Ω 。
1.5
0 0.1 0.2 0.3 0.4
0.9
1.1
1.3
1.2
1.0
0.8
1.4
I/A
U/V
R1
1.50
0.85
A
V
谢谢
大家(共36张PPT)
第3节 科学测量：用多用电表测量电学量
第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电
第4节 科学用电
教学目标
1
了解多用电表的外部结构。
2
学会操作和使用多用电表，能用多用电表测量电压、电流和电阻。
3
知道多用电表的使用规则及使用的注意事项。
4
了解家庭电路的组成，知道空气断路器和熔断器在电路中的作用。
了解安全用电，知道常见用电安全事故及原因。
5
新课引入
电压可直接用电压表测量，电流可直接用电流表测量，是否有一种仪器可用以测量电压、电流和电阻呢？
本节将学习使用多用电表直接测量电压、电流和电阻这些电学量。
电压表是依据串联电路的分压特点，由电流计改装而成的；电流表是依据并联电路的分流特点，由电流计改装而成的。
利用电流计也能够设计出直接测量电阻的仪器---------欧姆表。
一、认识多用电表
一、认识多用电表
1.欧姆表的构造
欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的。欧姆表内部电路如图所示，由表头G、电源、调零电阻R1(一个可变电阻)三者串联而成。在欧姆表外部，红、黑表笔间接上被测电阻后，就与欧姆表内部电路一起组成了闭合电路。
r
A
B
E
R1
Rx
电流Ix与外电阻Rx是一一对应关系。通过测量电流达到测量电阻的目的。
r
A
B
E
R1
（欧姆表）
Rx
一、认识多用电表
2.欧姆表原理
根据是闭合电路欧姆定律，所以通过表头的电流为
故可以将表盘上的电流值改为电阻值，就可以从表盘上直接读出电阻的数值，这样就制成了一个欧姆表。
r
A
B
E
R1
（欧姆表）
由于 Ix 和 Rx 是非线性关系，所以刻度不均匀，由于是减函数，所以刻度方向与电流挡相反。
Rx
一、认识多用电表
其中，R1叫调零电阻，R1＋Rg＋r为欧姆表的内阻。
Rx=0
I = Ig
指针定位螺丝
电阻的刻度线
直流电压、电流刻度线
交流电压2.5V刻度线
注意：使用前先观察指针是否指在最左侧的零刻度线处
3.认识表盘
一、认识多用电表
选择开关
直流电压挡
欧姆挡
直流电流挡
交流电压挡
使用时，将选择开关旋至不同挡位；
使用后，将选择开关旋至OFF挡或交流电压最高挡。
一、认识多用电表
4.认识选择开关
1. 直流电压、电流挡读数
读数方法和常用电压表、电流表的读数方法不太一致。先观察所选的挡位和量程，中间这个刻度线一共有50个小格，由此计算精确度，三排刻度是相同的，根据方便选取。
如果选择直流电压挡 10V 量程，那么指针 a 的读数是（ ）V。
如果选择直流电流挡 5mA 量程，那么指针 b 的读数是（ ）mA。
2.3
4.00
“1、2、5”分度进行估读：
精确度是1、0.1、0.01的要估读到下一位；
精确度是2、0.2、5、0.5的读到本位。
二、多用电表的读数
欧姆表表盘刻度不均匀：左密右疏(指针应指在中央刻度附近)。左R=∞ 右R=0，
欧姆挡是倍率挡，阻值=指针示数×倍率。
二、多用电表的读数
2. 欧姆表读数
1.实验目的
(1)用多用电表测量电路元件的电压值。
(2)用多用电表测量电路元件的电流值。
(3)用多用电表测量电阻的电阻值。
2.实验器材
多用电表、不同阻值的电阻、学生电源、小灯泡、滑动变阻器、开关、导线等。
三、用多用电表测量电学量
3.实验原理与设计
如图是一种测量直流电流、电压和电阻的多用电表原理示意图。
(1)当选择开关拨至触点1或2，表头与电阻并联，所以1、2为电流挡，由于并联阻值的大小不同，量程也不同，1的量程较大。
(2)当选择开关拨至触点3或4时，表头与电阻串联，所以3、4为电压挡。由于串联阻值的大小不同，量程也不同。
(3)当选择开关拨至触点5时，接通内部电源，此时为欧姆挡。
三、用多用电表测量电学量
4.实验步骤
(1)用多用电表测量电路元件的电压值
三、用多用电表测量电学量
先将选择开关旋至直流电压挡的合适量程；再用红、黑表笔连接被测部分的两端，使多用电表与之并联；注意红表笔应置于电势高的一端。
(2)用多用电表测量通过电路元件的电流值
三、用多用电表测量电学量
先将选择开关旋至直流电流挡合适量程；再用红、黑表笔使多用电表和被测部分串接起来；注意红表笔应置于电势高的一端。
4.实验步骤
(3)用多用电表测量电阻的电阻值
三、用多用电表测量电学量
注意：测电阻时一定要断开电路连接；手不要接触笔杆。
电阻调零：红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆表盘的零刻度线处。
4.实验步骤
【例1】如图所示是把量程为3 mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池的电动势E＝1.5 V，经改装后，若将原电流表3 mA刻度处的刻度值定为零位置，则2 mA刻度处应标的阻值是多少？当用它测量某电阻时，指针恰好指在中间位置，被测电阻为多少？
典例分析
答案 250 Ω 500 Ω
解析 由Ig＝，得R内＝＝Ω＝500 Ω。
由 Ig＝，得R1＝－R内＝250 Ω。
指针指在中间位置，流过电流表的电流为Ig，则＝，
解得R2＝R内＝500 Ω。
1.电路组成：
你认识它们吗？
电能表、
闸刀开关、
熔断器、
断路器、
插座插头、
灯座灯头、
开关。
四、家庭用电
由进户线、电能表、总开关、保险装置、用电器、导线等组成。
四、家庭用电
2.电路连接：
发电厂
进户线
电网输送
电能表
总开关
断路器
测电路消
耗的电能
电灯
插座
家庭电路布线图
四、家庭用电
2.电路连接：
（1）作用：
（2）安装：
测量用电器消耗电能的多少。
安装在干路上，在总开关之前。
123.4 kW ·h
（3）读数：
四、家庭用电
3.电能表：
串联在干路中，控制室内全部电路的通与断。
4.总开关：
四、家庭用电
（1）作用：
（2） 材料：
（3）注意：
电路中电流过大时，保险丝熔断，自动切断电路，起到保护作用。
由电阻率较大、熔点较低的铅锑合金制成。
插入式保险盒
选用合适规格的保险丝，不能用铜丝或者铁丝代替。
5.保险装置：
四、家庭用电
空气开关
现在新建居民楼电路中的保险装置一般采用空气开关，空气开关安装在电能表后，当电路中的电流过大时，空气开关自动断开，切断电路，俗称跳闸。
四、家庭用电
5.保险装置：
1.短路的危害：
短路或过载导致电路中的电流过大，根据Q = I2Rt，此电路在短时间内产生大量的热量，烧坏用电器，造成火灾。
2.大功率电器的危害：
当使用大功率电器时，由 I 知，电压220 V不变，功率变大，电流变大，线路中损失的电压变大，从而使用电器两端的电压变小不能正常工作。
五、安全用电
3.人体触电：
触电一般是人直接或间接接触带电体造成的。触及65 V以上的交流电就可能危及生命，只有小于36 V的交流电才对人体比较安全。
4．家庭安全用电
(1)家庭安全用电须知：
①不超负荷用电，如用电负荷超过规定容量，应到供电部门申请增容；空调、烤箱等大容量用电设备应使用专用线路。
②要选用合格的电器，不要贪便宜购买使用假冒伪劣电器、电线、线槽(管)、开关、插头、插座等。
③对规定使用接地的用电器具的金属外壳要做好接地保护，不要忘记给三眼插座、插座盒安装接地线；不要随意将三眼插头改为两眼插头。
五、安全用电
④要选用与电线负荷相适应的熔断丝，不要任意加粗熔断丝，严禁用钢丝、铁丝、铝丝代替熔断丝。
⑤不用湿手、湿布擦带电的灯头、开并和插座等。
⑥漏电保护开关应安装在无腐蚀性气体、无爆炸危险品的场所，要定期对漏电保护开关进行灵敏性检验。
⑦晒衣架要与电力线保持安全距离，不要将晒衣竿搁在电线上。
⑧要将电视机室外天线安装得牢固可靠，不要高出附近的避雷针或靠近高压线。
五、安全用电
外壳是金属的用电器，插头通常都用三脚插头，这是为什么？
洗衣机、电冰箱、电饭锅等电器都用三脚插头，使它们的外壳能够接地，保证安全
万一用电器火线的绝缘层被破坏，火线与用电器的金属壳相接触，金属壳就有 220伏的电压。
当外壳有接地时，电流会经过接地线进入大地，此时会由于电流过大，而使断路器自动断开。
五、安全用电
同是漏电，为何反差如此大？
没有安装接地线
安装了接地线
当用电器漏电时，其金属壳上就有220伏的电压。没有接地线，当人触及它时，电流就会通过人体进入大地，发生触电事故。
当有外壳接地时，这时人接触用电器外壳时，不再有电流流经人体，接地线是用电器的安全线。
火线
火线
接地线
五、安全用电
(2)发生电器火灾怎么办？
①立即切断电源。
②用灭火器把火扑灭，但电视机，电脑着火时应用毛毯、棉被等扑灭火焰。
③若无法切断电源时，应该用不导电的灭火剂灭火，不要用水及泡沫灭火剂。
④迅速拨打“110”或“119”报警电话。
⑤电源尚未切断时，切勿把水浇到电器用具或开关上。
⑥若电器用具或插头仍在着火，切勿用手碰及电器用具开关。
五、安全用电
六、节约用电
我国每年因电视机待机所消耗的电能就达2.5×109 kW·h，相当于250万盏1 kW
的灯昼夜不停点亮多少天
提示：2.5×109 kW·h的电能相当于一盏1 kW的灯昼夜不停点亮2.5×109 h，如果是250万盏灯可点亮1 000 h，按一天24 h算大约为41天。
六、节约用电
1.节约用电，可以减少能源消耗，缓解能源紧张问题，还可以减少环境污染。
2.节约1 kW·h的电能意味着节约了0.4 kg煤、4 L净水，减少排放0.272 kg碳粉尘、0.015 kg氮氧化物。
3.节电意识：不要让家电长期处于待机状态，冰箱不要塞满食物，冬季空调温度不要设置过高，夏季不要设置过低。
【例2】家庭电路中的保险丝烧断了，下列做法中正确的是( )
A．用钢丝代换
B．为了保险，选择尽量粗的保险丝代换
C．选择额定电流稍小于电路中最大正常工作电流的保险丝替换
D．选择额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝替换
解析：用钢丝或尽量粗的保险丝代换时对电路不会起到保护作用；用小于正常工作电流的保险丝又使电路不能正常工作，故应选等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝，故选D.
典例分析
【例3】一只规格“220 V 1 000 W”的电炉，在220 V电压下，如果平均每天使用电炉2 h，求此电炉一个月(30天计)要消耗多少电能？
[解析] 当电压U＝220 V时，电炉消耗的功率是额定功率，
W＝Pt＝1 000×2×30×3 600 J＝2.16×108 J.
[答案] 2.16×108 J
典例分析(共26张PPT)
第1节 闭合电路欧姆定律
第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电
教学目标
图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。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？
新课引入
如图，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。
一、电动势
1. 闭合电路
E
R
S
外电路
内电路
不同电源把其他形式能转化为电势能（电能）的本领相同吗？
思考与讨论
一、电动势
2. 电源电动势E
(1)物理意义： 描述电源把其他形式的能量转化为电能本领，它是电源的特征量。
不同的电源，产生电能的机制是不同的。
(2) 定义：电动势在数值上等于没有接入外电路时两极间的电压，常用E来表示。
(3) 单位：跟电压的单位相同，也是伏特（V）
一、电动势
3. 在电源内部要使正电荷向正极移动，就一定要有一种与静电力方向相反的力作用于电荷才行，我们把这种力叫作非静电力。
4. 电源通过非静电力做功，把其他形式能转化为电能。
一、电动势
化学作用
电磁作用
5. 电源内阻 r
通常在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。
将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联。
一、电动势
【例1】(多选)关于电源的电动势，下面说法正确的是( )
A.电源的电动势就是电源两极间的电压
B.电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大
C.电动势的数值等于内、外电路电压之和
D.电动势只由电源性质决定，与外电路无关
典例分析
解析 电动势等于电源没有接入外电路时两极间的电压，当电源接入外电路时，电源有内电压，电源两极间的电压小于电动势，故A错误；电动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，电动势越大，将其他形式的能转化为电能的本领越大，故B正确；根据闭合电路欧姆定律知，电动势的数值等于内、外电路电压之和，故C正确；电动势由电源性质决定，与外电路无关，故D正确。
答案 BCD
E
r
A
B
S
R
闭合电路
外电路
内电路
I
根据欧姆定律可知：
I
R
U
部分电路
闭合电路中的电流I与哪些因素有关呢？
二、闭合电路欧姆定律
U内
U外
E
结论：E = U外+ U内
E
r
R
S
电路中电势变化情况：
二、闭合电路欧姆定律
——闭合电路的欧姆定律
那么：
如果外电路是纯电阻电路，有部分电路欧姆定律可得：
【探究结论】
r
E
R
S
内电路
外电路
即：
二、闭合电路欧姆定律
实验验证
二、闭合电路欧姆定律
1.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。
2.公式：
说明：
(1) U外 = IR是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压。
(2) U内 = Ir 是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压。
（适用范围：纯电阻电路）
二、闭合电路欧姆定律
变式：E＝IR＋Ir 或 E＝U外＋Ir 或 U外＝E－Ir .
当外电阻变化时，路端电压如何变化？
三、路端电压与外电阻的关系
【探究结论】
R增大，电流减小，路端电压增大
R减小，电流增大，路端电压减小
有闭合电路欧姆定律得：
三、路端电压与外电阻的关系
将 代入上式，得：
两个特例：
(2) 外电路短路时
(1) 外电路断路时
三、路端电压与外电阻的关系
a
b
a
b
R = 0，I = ， U端 = 0
R → ∞ ，I = 0 ， U端 = E
【例2】在下图中，R1＝14Ω，R2＝9Ω，当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I1＝0.2A；当开关S切换到位置2时，电流表的示数为I2＝0.3A。求电源的电动势E和r。
(思考：本题其实是测量电源电动势和内阻的一种方法，若把安培表换成电压表，还能测出电源电动势和内阻吗？)
解:
得:
典例分析
1.下列关于电源电动势的说法中正确的是( )
A.在某电池的电路中，每通过4 C的电荷量，电池提供的电能是2 J，则该电池的电动势是2 V
B.电源两极间的电压在数值上等于电源的电动势
C.电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别
D.电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多
跟踪练习
解析 由电动势的定义式得电池电动势为0.5 V，所以A项错误；电源电动势等于电源断路时电源两端的电压，所以B错误；电源电动势是描述非静电力做功本领的物理量，而电压是电路中两点的电势差，所以C项正确；电源提供能量的多少，不仅与电动势有关还与通过的电荷量有关，所以D项错误。
答案 C
2.如图所示的电路中，电源电动势为12V，内阻为2Ω，四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开关S，下列说法正确的有 ( )
A.路端电压为10 V
B.电源的总功率为10 W
C. a、b间电压的大小为5V
D. a、b间用导线连接后，电路的总电流为1A
AC
3.在如图所示的电路中，R1＝9 Ω，R2＝5 Ω，当a、b两点间接理想的电流表时，其读数为0.5 A；当a、b两点间接理想的电压表时，其读数为1.8 V。求电源的电动势和内电阻。
解析 当a、b两点间接理想的电流表时，R1被短路，回路中的电流I1＝0.5 A，由闭合电路欧姆定律得E＝I1(R2＋r)
代入数据得E＝0.5(5＋r)①
当a、b两点间接理想的电压表时，回路中的电流 I2
由闭合电路欧姆定律得E＝I2(R2＋R1＋r)
代入数据得E＝0.2(14＋r)②
联立①②得E＝3 V，r＝1 Ω
答案 3 V 1 Ω
谢谢
大家
