物理人教版（2019）必修第三册12.2闭合电路欧姆定律（共26张ppt）

(共26张PPT)
闭合电路
欧姆定律
第十二章 电能 能量守恒定律
人教版高中物理 必修3
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。
本节课，我们来学习闭合电路的知识。
（1）外电路： 电源外部的电路
由用电器、开关和导线构成。
内电路
外电路
一、闭合电路
r
E
R
s
1、闭合电路的结构：
（2）内电路： 电源内部的电路。
内电阻： 电源内部的电阻。
内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。我们可以将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联。
正极
负极
+
+
+
+
复习回顾
上一章第1节“电源和电流”我们学习了电源的功能，我们知道，要让电路中有持续的电流，就必须有电源。请叙述电源的功能？
①电源能把电子从正极搬运到负极（也可以说成：电源能把正电荷从负极搬运到正极）
②电源能够维持电路两端的电压。
③电源能够将其它形式的能量转化为电能。
在电源内部，存在着由正极指向负极的电场。在这个电场中，静电力阻碍正电荷向正极移动。因此，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。
电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，这种非静电力在克服内部电场力做功，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。
化学电池
电势能
化学能
非静电力
化学作用
发电机
电势能
机械能
非静电力
电磁作用
不同的电源把其他形式的能转化为电势能的本领是不同的，如何描述电源将其它形式能量转化为电能的本领呢？
①概念：描述电源通过非静电力做功将其它能转化为电能的本领的
物理量。
（不成比例关系）
②大小：非静电力把1C正电荷从电源负极移动到正极所做的功。
③定义式：
④单位：V（与电势、电势差单位相同）
⑤电动势由非静电力的特性决定，跟电源体积无关，也跟外电路无关。
2、电动势
＋
－
电源内部
电势能
其他能
非静电力做功
静电力做功
电动势与电势差的区别
R
E ,r
思考与讨论：闭合电路中电势如何变化？
（1）在外电路中：沿电流方向电势降低（降落）。
（2）在内电路中：
①从负极到正极，存在电势“跃升”。
②电流流过内阻时，沿电流方向电势也降低。
3、闭合电路中的电势变化
A
B
A
B
C
D
r
E
R
s
设电源电动势为E，内阻为r，外电路的用电器都是纯电阻为R，闭合电路的电流为I。
思考1、在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？
r
E
R
K
内电路
外电路
E外=W电=UIt=I2Rt （纯电阻）
思考2、当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？
E内= Q内=I2rt
思考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
思考4、根据能量守恒定律，以上各能量之间有什么关系？
非
思考与讨论：
这个结论称为：闭合电路的欧姆定律
那么：
如果外电路是纯电阻电路，
即：
【结论】
r
E
R
S
内电路
外电路
二、闭合电路欧姆定律
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。
E＝U外＋Ir
2、表达式:
3、推导式:
② E＝U外＋U内
① E＝IR＋Ir
U外＝E－Ir
（只适用于外电路为纯电阻的闭合回路）
（既适用于外电路为纯电阻电路也适用于非纯电阻电路）
（只适用于外电路为纯电阻的闭合回路）
是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压.
是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压.
注意：
U内
U外
E
结论：E = U外+ U内
E
r
R
S
闭合电路中电势变化情况：
b
d
a
c
二、闭合电路欧姆定律
4、电动势和路端电压
①路端电压：外电路两端的电压，也就是闭合电路电源两极的电压。
②电源接入电路时：由U端＝E－Ir ，可知U端＜E。
正常工作时，由于内电压的存在，U端＜E，即电源两极的电压小于
电源电动势。
③电源没有接入电路时：由U内＝Ir =0，可知U端=E。
电源没有接入电路时，电源两极的电压等于电源电动势。
三、路端电压与负载的关系
2、关系式：
（适用于一切电路）
1、负载：电路中的用电器，可以是纯电阻元件，也可以是非纯电阻元件。
思考与讨论：外电阻R增大时，电压表示数如何变化？
电压表示数变大。
该图线通常叫做：电源的外部特性曲线
(1)图象的函数表达式
②横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，内阻越大，图线倾斜得越厉害。
①纵截距表示电源的电动势E。
(2)图象的物理意义
U
I
O
E
I短
θ
断路
短路
3、电源的外部特性曲线（电源的U-I图象）
思考1：欧姆表的红、黑表笔，哪一个电势更高，电流方向如何？
思考2：欧姆表欧姆调零的本质是什么？欧姆调零后的内阻RΩ是多少？
思考3：欧姆表的表盘刻度为什么不均匀，有何特点？
思考4：欧姆表的“中值读数”有何特殊意义？
四、欧姆表的原理
1、欧姆表的电路图
①欧姆表内部有电源
②黑表笔连接电源正极，红表笔连接电源负极。（红负黑正）
③红表笔连接表头正接线柱，黑表笔连接表头负极。（红正黑负）
④电流“红进黑出”
E r
R1
G
①欧姆调零：
②欧姆调零的实质：
③欧姆调零后的内阻：
2、欧姆表的内阻
Rg
根据闭合电路欧姆调定律：
调节R1
使表头满偏，使电流为Ig 。
E r
R1
G
①测电阻原理：接入Rx时，电流：
3、欧姆表的表盘刻度特点
Rg
（每一个Rx都对应着一个特定的Ix ，将I 值改标成电阻值，就得到了欧姆表的表盘）
Rx
②当 时，
当 时，
当 时，
③表盘刻度：左密右疏，左大右小。
Rx=RΩ
Rx=2RΩ
Rx=3RΩ
4、表盘中值读数的意义
当指针指向表盘正中间时， ，此时Rx=RΩ。
即：表盘的中值读数等于欧姆表内阻。
选择×1倍率时：
选择×10倍率时：
选择×100倍率时：
RΩ=20Ω
RΩ=200Ω
RΩ=2000Ω
5、欧姆表电源老化引起的误差问题
①电源内阻增大，电动势不变时：
测量结果不受影响。
②电源内阻增大，且电动势减小时：
测量结果偏大。
由： 可知，E 减小，则RΩ减小，
比如从20Ω，减小到19Ω，
此时当Rx=19Ω，指针即可半偏，示数为20Ω，可见示数偏大。