物理鲁科版（2019）必修第三册 4.1闭合电路的欧姆定律课件(共24张PPT)

(共24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
1．电源的电动势是反映电源（通过非静电力做功）把其它形式的能转化为电能本领的物理量．
2．电动势在数值上等于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.(若用E表示电动势，用W表示非静电力移送电荷q做的功，则公式为 .)
3．电源内部也是由导体组成的，因此也有电阻， 叫电源的 ,它是一个定值.
一、电动势概念
内阻
1C
E=W/q
二、闭合电路的欧姆定律
1、闭合电路的组成，
( 1 )闭合电路：用导线把电源、用电器连成的电路
（2）外电路：电源外部的电路，在外电路中，
正电荷在恒定电场力的作用下由电源的正极移向负极，
所以，沿电流方向电势降低。外电路的电阻叫外电阻R，外电路两端的电压叫外电压（路端电压）用U外
（3）内电路：电源内部的电路，
在内电路中，非静电力把正电荷
从电源的负极移动到正极，
所以，在电源内部，沿电流方向
电势升高。
内电路的电阻叫内电阻r，内电路
两端的电压叫内电压,用U内表示
U外
U内
内电阻
E
2、闭合电路中的能量转化
在外电路中，静电力做功，电能转化为其它形式的能，在内电路中，非静电力做功把把其它形式的能转化为电能
3、闭合电路的欧姆定律
（1）推导：对纯电阻电路，设电源的电动势为
E,外电阻为R.内电阻为r闭合电路中的电流为I,
在时间t内，
非静电力的功：
外电路中产生的热量
内电路中产生的热量
由能量守恒得：
所以
W=Q1+Q2
EIt=I2Rt+I2rt
（2）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。
（3）、公式
E=U外+Ir
（普适）
(仅适用纯电阻电路）
（4）注意：
1、用电压表接在电源两端时测得的电压是外电压，不是电动势，更不是内电压。
2、当电源未接入电路时，因无电流通过内电路，所以，此时U内=0，U外=E，即：电动势等于开路时的路端电压。
3、I=E/(R+r)只适用于纯电阻电路，但U外=E—Ir,E=U外+U内适用于任何电路。
4、闭合电路的欧姆定律反应的是电动势和电压的数量关系，但是它们的本质是不同的。电动势反应的是电源把其它形式的能转化为电能的本领的大小；而电压反应的是外电路中电能转化为其它形式额能的本领的大小。
三、路端电压与负载的关系
1. 干路电流与外电阻的关系:
R外 → ∞， I 干 =0
R外 = 0 ， I 干 = Im= I短路＝E/r
2、路端电压：
外电路两端的电压，也叫外电压，即电源两极之间的电压。
3、路端电压与电流的关系：
（1） 公式: U=E—Ir
当电路开路时，I=0，则U=E,即电动势等于开路电压。
当电路短路时，U=0,则I短=E/r (短路电流一般很大）
（2）U---I图像
U
I短
E
I
O
图象的物理意义
①在纵轴上的截距表示电源的电动势E．
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的内阻．
4、路端电压U随外电阻R关系
U=IR=
E
R+r
R
=
E
1+
r
R
由上式U—R可得图象如图所示
从图可以看出：
(1)当R增大时，U也随之增大。
(2)当外电路断开时,R=∞,U=E。
(3)当外电路短路时,R=0,U=0,I短= 一般情况下不允许外电路短路。
E
r
0
R
U
E
E
2
r
四. 闭合电路中的功率
(1)电源的工作功率P=IE
(2)内耗功率：P内=I2r
(3)输出功率：P出=P- P内=IE- I2r=IU
当外电阻为纯电阻电路时
P出=I2R=
E2R
(R+r)2
=
E2
+4r
(R-r)2
R
当R=r时,P出最大，且最大值为
P出m=
E2
4r
0
R
P出
E2
4r
r
P出—R图线如图所示
当R>r时，随着R的增加，P出减少
当R当R=r时，P出=E2/4R=E2/4r 最大
4．电源的效率：
注意：电源的输出功率最大时，其效率为
例题1、以下说法中正确的是
A．在外电路中和电源内部，正电荷都受静电力作　用，所以能不断定向移动形成电流
B．静电力和非静电力都可以使电荷移动所以本质上都是使电荷的电势能减少
C．在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力
D．静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加
典例透析
答案：D
2．有两个相同的电阻R，串联起来接在电动势为E的电源上，电路中的电流为I；将它们并联起来接在同一电源上，此时流过电源的电流为4I/3，则电源的内阻为(　　)
A．R　　B.R/2 C．4R D．R/8
解析：由串联电路和并联电路的特点及闭合电路的欧姆定律得E＝I(2R＋r)，E＝ ( ＋r)，由以上两式可得r＝4R.
答案：C
3.如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.2 Ω，标有“8 V　16 W”的灯泡L恰好正常发光，电动机线圈电阻R0＝0.15 Ω，则电源的输出功率为(　　)
解析：电路的总电流I＝(E－U额)/r＝(10－8)/0.2 A＝10 A，则电源的输出功率为P＝IU额＝10×8 W＝80 W．
A．16 W B．440 W
C．80 W D．400 W
答案：C　
【例4】　如图所示的电路中，当S闭合时，
电压表和电流表(均为理想电表)的示数各
为1.6 V和0.4 A．当S断开时，它们的示数
各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势和
内电阻．
【例5】　如图所示的电路中，所用电源的电动势
E＝4 V，内电阻r＝1 Ω，电阻R1可调．
现将R1调到3 Ω后固定. 已知R2＝6 Ω，
R3＝3 Ω，求：
(1)开关S断开和接通时，通过R1的电流分别为多大？
(2)为了使A、B之间电路的电功率在开关S接通时能达
到最大值，应将R1的阻值调到多大？这时A、B间消耗
的最大电功率是多少？
[答案]　(1)0.4 A　0.667 A　(2)0　3.556 W
1．关于电源的电动势，下列说法中正确的是(　　)
A．电源电动势的大小等于电源没有接入电路时两极间的电压的大小，所以当电源接入电路时，电动势的大小将发生变化
B．电路闭合时，并联在电源两端的电压表的示数就是电源电动势的值
C．电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量
D．在闭合电路中，电动势等于内、外电路上电压之和，所以电动势实际上就是电压
答案：C
课堂训练
2.如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率
随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电
源内部的热功率随电流I变化的图线．若A、B点
的横坐标均为1 A，那么AB线段表示的功率为(　　)
A．1 W B．6 W C．2 W D．2.5 W

答案：C
3.如图所示，闭合开关S，电路稳定后，水平放置的平行金属板间
的带电质点P处于静止状态，若将滑动变阻器R2的滑片向a端移
动，则(　　)
A．电压表读数增大 B．电流表读数减小
C．R1消耗的功率减小 D．质点P将向下运动
解析：由题图可知，R1与滑动变阻器串联；电容器与变阻器并联；当滑片向a端移动时，滑动变阻器接入电路电阻减小，总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大；路端电压减小，同时R1两端的电压增大，所以电压表示数减小，电流示数增大，故A、B错误．流过R1的电流增大，由公式P＝I2R知R1消耗的功率增大，故C错误．电容器板间电压减小，板间电场强度减小，故质点P受到的向上电场力减小，则重力大于电场力，质点P将向下运动，故D正确．
答案：D
4.如图所示，电源电动势为E，内阻为r.当可变电阻
的滑片P向b点移动时，电压表 的读数U1与电压表
的读数U2的变化情况是(　　)
A．U1变大，U2变小 B．U1变大，U2变大
C．U1变小，U2变小 D．U1变小，U2变大

答案：A
5.如图，电源电动势ε=10V，内阻不计，R1=4Ω，R2=6Ω，C=30μF．
(1)闭合电键S，求稳定后通过R1的电流．
(2)然后将电键S断开，求这以后流过R1的总电量
【解析】（1）闭合开关S，当电路达到稳定后，
电容器相当于开关断开，根据闭合电路欧姆定律得：
（2）闭合开关S时，电容器两端的电压即电阻R2两端的电压，为：
开关S断开后，电容器两端
电压等于电源的电动势，为
，则通过电阻R1的电荷量为：
【答案】(1)1A (2)1.2×10-4 C
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