12.2 闭合电路的欧姆定律 教学课件(共23张PPT)-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

(共23张PPT)
12.2 闭合电路欧姆定律
人教版高中物理 必修3
学习目标
1.从能量转化的角度再认识电源的作用；知道引入电动势来描述电源内非静电力的特性。
2.理解闭合电路中内、外电路的能量转化，会利用能量转化与守恒定律推导闭合电路欧姆定律。
3.理解闭合电路的欧姆定律，会应用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系。
两个电路中小灯泡的规格都相同，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？
不同的电源对电路提供的能量一样吗？与哪些因素有关呢？
新课导入
新课导入
明明所有小灯泡“两端电压相同”，为什么小灯泡的亮度不同？
认识闭合电路
闭合电路
外电路
内电路
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。
电 源：能把自由电子从电源正极搬运到电源负极（也可理解为将正电荷从电源负极搬运到电源正极），使电荷的电势能增加。
在电源内部，受静电力正电荷向负极移动。为了使正电荷向正极移动，电源就提供了一种与静电力方向相反的力，使正电荷能够向正极移动，电势能增加，我们把电源提供的这种力叫作非静电力。
知识回顾
一、电动势
思考：不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗？物理学上用什么来描述电源的这种特性呢？
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。
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。
一、电动势
二、闭合电路的组成
用电器和导线组成外电路
电源内部是内电路
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。
电源内部的电路可以等效为一个没有电阻的理想电源与电阻的串联。
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：
如果外电路是纯电阻电路，
即：
闭合电路的欧姆定律
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
闭合电路欧姆定律
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的能的总和。
r
E
R
s
I
W=Q外+Q内
IEt=I2Rt+I2rt
E=IR+Ir
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，这个结论叫作闭合电路欧姆定律。
适用范围：外电路为纯电阻的电路
3. 请根据闭合电路的欧姆定律 U外 = E - I r
解释小灯泡并联的越多，小灯泡越暗的原因
思考：
1. 小灯泡两端的电压与路端电压 U外有何关系？
2.小灯泡并联的越多，负载电阻（外电路总电阻）越大还是越小？
三、路端电压与负载的关系
牛刀小试
依次闭合电键S1、S2、S3，小灯泡L1的亮度为何会变暗呢？
三、路端电压与负载的关系
两种特殊情况
U/V
I/A
0
该处横坐标为 0，说明什么？
该处纵坐标为 0，说明什么？
R
V
A
外电路断路
I=0
由U=E-Ir 可知
U=E
电源两端短路
U=0
由U=E-Ir 可知
E
动态电路分析
1.动态电路的特点
断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化。
(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。
2.动态电路分析的两种常用方法
U分
R局
增大
减小
→
R总
增大
减小
→
I总
增大
减小
→
U总
增大
减小
→
I分
(1)程序法：
三、路端电压与负载的关系
【例题2】如图所示电路，当R2的滑动片向右移动时，各表的变化情况是(　　)
A．A1、A2读数均变大，V1、V2读数均变小
B．A1读数变大，A2读数变小，V1读数变大，V2读数变小
C．A1读数变大，A2读数变小，V1读数变小，V2读数变大
D．A1、A2读数均变小，V1、V2读数均变大
【例题1】当P左滑时，三个灯泡亮度如何变化 ？
C
答案：L1变亮，L2和L3变暗
【练习3】（2023·湖南·雅礼中学高二期中）（多选）图1为“测量干电池的电动势和内阻”的实验电路图。实验中测得多组电压和电流值，通过描点作图得到如图2的U-I图线。下列判断正确的是（　　）
A．电源的电动势E=1.5V
B．电源的内阻r=3.0Ω
C．当电压为1.4V时，外电路电阻阻值R=14Ω
D．当电流为0.2A时，电源内电压U内=1.5V
【参考答案】AC
【练习4】（2023·山东·聊城市茌平区第二中学高二期中）（多选）如图所示，直线A为某电源的U—I图线，曲线B为某小灯泡L的U—I图线的一部分，用该电源和小灯泡L串联起来组成闭合回路时灯泡L恰能正常发光，则下列说法中正确的是（　　）
A．灯泡L的额定电压为2V，额定功率为4W
B．此电源的内电阻为0.5Ω，此时灯泡L的电阻大于1Ω
C．此时电源内阻的热功率为4W
D．把灯泡L换成阻值恒为0.5Ω的纯电阻，电源的输出
功率将增大，但效率降低
【参考答案】AD
课堂小节
闭合电路的欧姆定律
电动势
闭合电路的
欧姆定律
路段电压与负载关系
内容
定义及定义式
物理意义及决定因素
各表达式的使用条件
表达式：
实验结论：当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大 。当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。
E= U外+ U内
数学表达：U=E-Ir