2.6电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律 课件 (共23张PPT) 高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

(共23张PPT)
第二章 电路及其应用
第 6 节 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律
教学目标
一天晚上，小聪和几个同学正聚精会神地玩着新买的玩具-无人机。飞了几个来回，正在兴头上，小飞机却飞不起来了。小明说：是电池没有电了。小聪把电池拆下来就想随手扔进废旧电池回收箱，小明说：先别扔，放在电子钟上还能再用一段时间。小聪不明白：既然没电了，小飞机不能用了，为什么放在电子钟上还能用一段时间呢？
新课引入
1.收集常见的电池
活动：
一、电池
2.测量电池两端的电压
活动：
用电压表分别测一测一号电池、五号电池、七号电池、手机电池之间的电压，你有什么发现？
家里的用电器，比如电冰箱、电视机、计算机、热水器等，它们的电源在哪里？电能是怎样传输的？有哪些类型的电源？
1.如图，两个导体A、B构成一个电容器，充电后二者之间存在一定的电势差。把小灯泡L与两个导体连接起来，闭合开关，会看到什么现象？
观察与思考：
电容器放电，由于放电电流持续的时间很短，等不到灯丝温度升高电流就停止，所以看不到灯泡发光。
如果用一个大容量的电容器，可以看到小灯泡发光，但它的亮度会慢慢减弱，直到完全熄灭。
2.如图，如果用电池替代电容器，闭合开关，会看到灯泡持续发光，这说明电路中有了持续的电流。这里电池起了什么作用？
观察与思考：
P
B
A
—
—
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
—
—
—
电池能保持导体两端的电势差(电压),使电路中有持续的电流.
二、电源 电动势和内电阻
化学作用
电池通过化学反应，将化学能转化为电能。其他类型的电源，如光电池、发电机等，将其他形式的能（光能、机械能）转化为电能。
电磁作用
1.电源：能提供电能的装置。
像电池这样把化学能转化为电能的电源称为化学电源.
2.闭合电路（全电路）
E
R
S
外电路
内电路
由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路.
内电路:电源内部的电路
外电路:电源外部的电路(用电器和导线构成)
3.路端电压：
外电路两端的电压，即电源两极的电压
+
+
+
+
+
+
+
+ ++ +
- - - -
+
在外电路，正电荷由电源正极流向负极。
电源之所以能维持外电路中稳定的电流，是因为它有能力把来到负极的正电荷经过电源内部不断地搬运至正极。
外电路
内电路
那么什么叫非静电力呢？
非静电力使正电荷在电源内部由负极移至正极。
E0
+ + + + + + +
- - - - - - -
+
F电
F非
电源的静电场
在非静电力作用下，电源把正电荷从负极搬运到正极，克服电场力做功，
使电荷的电势能增加。
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与电荷才行，我们把这种力叫作非静电力。
抽水机增加水的重力势能
电源增加电荷的电势能
不同的抽水机抽水的本领(举起高度)不同
使单位质量的水所增加的重力势能不同
不同的电源非静电力做功的本领不同
使单位正电荷所增加的电势能不同
电源
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
+
F
F非
电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.
②定义式：
③单位： 伏特（V） 1V=1J/C
W：非静电力做的功
q ：被移送的电荷量
①定义：在电源内部非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值。
④物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。
⑤特点:由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关, 跟电源外部电路无关.
4.电动势
在闭合电路的内电路部分，即电源内部也存在电阻，称为内电阻，简称内阻。
5.内电阻：
E
R
S
内电路的电阻
活动：
三、闭合电路欧姆定律
探究小灯泡变暗的原因
1.如图所示连接电路，逐次闭合开关，观察随着点亮灯泡个数增加，灯泡亮度有什么变化。想一想，灯泡亮度变化的原因可能是什么？
2.再逐次断开开关，观察随着点亮灯泡个数的减少，灯泡亮度有什么变化，并注意电压表的读数。电源两极间电压是恒定不变的吗？你能推测电压表示数变化的原因吗？
3.如果电源没有内阻，会有这种现象吗？
灯泡变暗，原因是灯泡两端分到电压减小
不是恒定不变，因为内电阻分到的电压变化，所以路端电压也发生变化.
不会
（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）表达式：
（3）说明：
E为电动势 r为内阻，R为外电路的总电阻
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。
③ E =IR ＋I r 或 E = U外+ U内或 E＝U外＋Ir
电动势等于内外电路电势降落之和。
U＝ E - Ir
④I=E/(R+r)适用于外电路只接电阻元件
U=E-Ir对于外电路接有电动机等情况仍然适用
交流讨论：
1.电动势和电压的单位都是伏特（V），你认为二者之间有哪些不同？
2.电源两极间的电压称为路端电压，路端电压随着外电路电阻的变化而变化，什么时候路端电压最高？最高等于多少？
3.路端电压什么时候最小？最小值是多少？这种状态允许出现吗？
I
R
r
U内
U外
E
I
R
r
U内
U外
E
I =
E
R+r
R
I
U内
U外
U内= Ir
E=U外+U内
R
I
U内
U外
I =
E
R+r
U内= Ir
E=U外+U内
1.理论根据：
用闭合电路欧姆定律U = E - Ir 来分析路端电压随着外电阻的变化
3.结论：路端电压随着外电阻的增大（减小）而增大（减小）。
2.逻辑推理：
交流讨论：
4.两种特例：
R=0
I=E/r
U内=E
U外=0
I =
E
R+r
U内= Ir
E=U外+U内
（1）短路
（2）断路
R=∞
I=0
U内=0
U外=E
I =
E
R+r
U内= Ir
E=U外+U内
5.结论：当外电路短路时，电路中的电流I=E/r，内电压等于电动势；
当外电路断路时，路端电压等于电动势。
a
b
例1.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。（电流表为理想电表）
1
A
R1
R2
2
E
r
解:由闭合电路欧姆定律得
得:
典例分析
例2. 如图所示，电源电动势为6 V，内阻为1 Ω，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω，滑动变阻器R3阻值变化范围为0～10 Ω，求电路中的总电流的变化范围．
解析　当R3阻值为零时，R2被短路
R外＝R1＝5 Ω，I＝＝ A＝1 A.
当R3阻值为10 Ω时，外电阻最大
R并＝＝5 Ω，R外′＝R1＋R并＝10 Ω，I′＝ ≈0.55 A.
答案　0.55 A～1 A
典例分析
本课小结
一、电池
三、闭合电路欧姆定律
二、电源 电动势和内电阻
1、表述：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、表达式：I=E/(R+r),U=E-Ir
3、路端电压跟负载的关系：
路端电压随外电路电阻R增大而增大.
谢谢
大家