12.2 闭合电路的欧姆定律 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册(共26张PPT)

(共26张PPT)
12.2
闭合电路的欧姆定律
知识回顾
1.电路中电流形成的条件：（1）闭合电路；
（2）电路中有电源。
2.电源：将自由电子从正极搬运的负极的装置。
电源的作用：（1）维持电源正、负极之间始终存在
电势差；
（2）使电路中存在持续的电流。
新课讲授
1.闭合电路
（1）闭合电路：由导线、电源和用电器连成
的电路叫做闭合电路。
（2）外电路：用电器和导线组成外电路。
（3）内电路：电源内部是内电路。
2.电动势
在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子（负电荷）。
在电路中，自由电子（负电荷）的定向移动形成电流，电流的方向与负电荷定向移动的方向相反。
下面按负电荷的定向移动进行讨论。
2.电动势
思考与讨论1：在外电路中，负电荷由电源负极流向正极。如果电路中只存在静电力的作用，会发生什么情况？
电源负极的负电荷和电源正极的正电荷很快就
会中和，电路中不能维持持续稳定的电流。
2.电动势
思考与讨论2：为什么电源能让外电路中维持持续稳定的电流？
电源能把正极的负电荷经过电源内部不断地搬运至负极，使电源正负极始终带有一定数量的正负电荷，使电源正负极始终存在一定的电势差。
+
-
2.电动势
思考与讨论3：电源在内部将负电荷从正极搬运
的负极的能力是怎么来的？
电源内部存在着由正极指向负极的电场，在此电
场中，静电力阻碍负电荷向负极移动。
因此，在电源内部要使负电荷向负极移动，就一定要有一种与静电力方向相反的力作用于电荷，这种力叫作非静电力。
+
-
F静
F非
2.电动势
电源把负电荷从正极搬运的负极的过程中，这种非静电力在做正功，使电荷的电势能增加。
从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
+
-
F静
F非
2.电动势
在化学电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能
在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能
思考与讨论：不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领是
否相同？
电动势
2.电动势
（1）物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电势能本领强弱
的物理量。
（2）定义：用非静电力所做的功与所移动的电荷量之比，即：
（3）单位：伏特（V）
（4）电源电动势E的大小由电源本身的性质决定，与非静电力做
功W非、移动的电荷量q无关，与外电路无关。
例1：电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，
因此（ ）
A. 电动势是一种非静电力
B. 电动势越大，表明电源存储的电能越多
C. 电动势的大小是非静电力做功能力的反映
D. 电动势就是闭合电路中电源两端的电压
例2：下列关于电动势的说法正确的是（ ）
A. 电动势就是电压，单位是V
B. 电动势大的电源做功一定多
C. 电动势大的电源做功一定快
D. 电动势的大小等于电路中通过单位电荷时电源所提供的能量
例3：铅蓄电池的电动势为2V，一节干电池的电动势为1.5V，将两电
池分别接入电路中，两电路中的电流分别为0.1A和0.2A。两电
路都工作20s，电源所消耗的化学能分别为多少？哪个电池把化
学能转化为电能的本领更强？
3.闭合电路的欧姆定律及其能量分析
思考：闭合电路中的能量是如何转化的？
非静电力做正功，使其他形式的能量转化为电能。
电流做功（静电力做正功），使电能转化为其他形式的能量。
内电路通过非静电力做功增加的电能与外电路消耗的电能相等吗？
3.闭合电路的欧姆定律及其能量分析
（1）内阻：通常在电源内部也存在电阻，内电路的电阻叫内电
阻，简称内阻。
有内阻的电源可以看作一个没有电阻的理想电源与电阻r的
串联，即：
E
r
E
r
3.闭合电路的欧姆定律及其能量分析
（2）闭合电路中的能量转化
设电源的电动势为E，电源内阻为r，外电路电阻为R，闭合电
路中的电流为I。
电源内通过非静电力做功将其他形式的能
转化为电能，转化数值与非静电力做的功
W非相等，则时间t内电源输出的电能为：
3.闭合电路的欧姆定律及其能量分析
（2）闭合电路中的能量转化
电流通过电阻R时，电流做功使电能转化为内能，时间t外电路
转化的内能：
电流通过内阻r时，电流做功使电能转化为
内能，时间t外电路转化的内能：
3.闭合电路的欧姆定律及其能量分析
（2）闭合电路中的能量转化
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
能转化为其他形式能量的总和，即：
代入表达式有：
3.闭合电路的欧姆定律及其能量分析
（3）闭合电路中的欧姆定律
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，即：
闭合电路中的欧姆定律还可以表述为：
电源的电动势等于内、外电路的电压之和。
例4：在如图所示的电路中，电阻，电源的电动势，
内电阻，不计电流表的内阻，闭合开关S后，路端
电压为（ ）
A. B. 1.5
C. 2.0 D. 1.0
例5：如图所示的电路中，当闭合时，电压表和电流表（均为理
想电表）的示数各为和。当断开时，它们的示数
各改变和，求电源的电动势和内阻。
4.路端电压与负载的关系
（1）负载：外电路中的用电器。
（2）路端电压：外电路的电压。
4.路端电压与负载的关系
电路中的负载发生变化时，电路中的电流就会发生变化，路端电压
也会随之变化。
根据闭合电路的欧姆定律，若将路端电压
U外记为U，则：
4.路端电压与负载的关系
（1）负载：外电路中的用电器。
（2）路端电压：外电路的电压。
（3）路端电压与电流的关系：
外电阻R减小 电流I增大 路端电压U减小
外电路断路：电流I为0，
电源短路：外电阻R=0，
（4）电源的U-I图像：
U
I
O
例6：一太阳能电池板，测得它的开路电压为，短路电流为
。若将该电池板与一阻值为的电阻连成一闭合电路，
则它的路端电压是（ ）
A. B. 0.2V
C. 0.3V D. 0.4V
例7：题图是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确
的是（ ）
A. 电源的电动势为
B. 电源的内阻为
C. 电源的短路电流为
D. 电流为时外电阻是