12.2闭合电路的欧姆定律（共34张ppt） 物理人教版（2019）必修第三册

(共34张PPT)
新课导入：
如图所示的小灯泡规格都相同，两个电路中的电池也相同。
实验发现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？
②内电路：
①外电路：
新知讲解：
一、闭合电路
1.闭合电路：由导线、电源、用电器连成的电路叫做闭合电路。
电源内部是内电路。
E
R
S
用电器和导线组成外电路。
外电路
内电路
③在电源内部，正电荷受到静电力方向？
②在电源内部，电场方向如何？
①在外电路中，正电荷将怎样移动？
新知讲解：
二、电动势
规定正电荷定向移动的方向为电流的方向…
思考1：电源是怎样把负极的正电荷经过电源内部不断地搬运至正极？
+
+
+
+
电源
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
正极
负极
④在电源内部，正电荷将怎样移动？
⑤什么力来克服静电力做功？
从正极到负极
从正极指向负极
从正极指向负极
从负极到正极
非静电力
+
新知讲解：
二、电动势
1.电源：
(1)定义：通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能的装置。
+
+
+
+
电源
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
正极
负极
+
(2)能量转化关系：
电源内部，非静电力做正功，其他形式的能转化为电势能；
电源外部，静电力做正功，把电势能转化为其他形式的能。
思考2：电源内部的非静电力是由什么提供的？
思考3：不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗？
新知讲解：
二、电动势 E
2.电动势：
(1)物理意义：反应电源非静电力做功的本领大小。
(2)定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比叫做电动势。
(3)公式：
电动势
非静电力做的功（ J ）
移动的电荷量（ C ）
比值定义式
(4)单位：伏特 符号：V
标量，只有大小，没有方向。
由电源本身特性决定的，与外电路无关，与电源体积无关。
新知讲解：
二、电动势
W 表示电源内部非静电力做功。
W 表示电源外部电场力做的功。
E 反映的是电源的特性
U 反映的是电场的特性
注意：电动势与电压有本质上的区别，不能认为电动势就是电压。电源电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极的电压。
(5)公式的理解：
1.一台发电机用0.5 A 的电流向外输电，在1 min 内将180 J 的机械能转化为电能，则发电机的电动势为( )
A. 6 V B. 360 V C. 120 V D. 12 V
课堂练习：
A
解析：
1 min 内流出的电荷量为 q ，由 q＝It 得 q＝30 C ，根据 得 E＝6 V ，所以A 正确。
新知讲解：
三、闭合电路欧姆定律及其能量分析
部分电路的
欧姆定律：
适用于纯电阻电路
在内电路中，电流方向为负极流向正极，沿电流方向电势升中有降。
在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势逐渐降低。
B
A
C
D
I
I
+
+
+
+
内电路
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
正极
负极
+
外电路
新知讲解：
三、闭合电路欧姆定律及其能量分析
A 为电源正极，B 为电源负极。设电源电动势为 E ，电源内阻为 r，外电路电阻为 R，闭合电路的电流为 I。
电流做功
其它形式的能
化学能
电能
非静电力做功
根据能量守恒定律，有
即：
新知讲解：
三、闭合电路欧姆定律及其能量分析
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.公式：
适用于纯电阻电路
外电路的电阻
电源的电动势
电源的内阻
闭合电路的电流
适用于任何电路
电源电动势等于内、外电路电势降落之和。
表达式 物理意义 适用条件
电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比 纯电阻电路
E＝I(R＋r)　 ① E＝U外＋Ir　 ② E＝U外＋U内 　③ 电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和 ①式适用于纯电阻电路；
②、③式普遍适用
EIt＝I2Rt＋I2rt ④ W＝W外＋W内 ⑤ 电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和 ④式适用于纯电阻电路；
⑤式普遍适用
新知讲解：
三、闭合电路欧姆定律及其能量分析
2.在如图所示的电路中，R1＝20 Ω ，R2＝10 Ω ，当开关S扳到位置1时，电流表的示数为 I1＝0.20 A ；当开关S扳到位置2时，电流表的示数为I2＝0.30 A ，求电源的电动势和内电阻。
课堂练习：
解析:
设电源的电动势为E，内阻为r
根据闭合电路欧姆定律列出方程：
E＝I1R1＋I1r ···①
E＝I2R2＋I2r ··· ②
代入数据，解得 E＝6 V ，r＝10 Ω
利用闭合电路的欧姆定律公式求解电源电动势 E 和内阻 r
3.如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表（理想电表）的读数分别为1.6 V 和0.4 A ，当S断开时，它们的示数变为1.7 V 和0.3 A ，电源的电动势和内阻各为多少？
课堂练习：
解析：
当S闭合时，R1和R2并联接入电路
由闭合电路欧姆定律得： E＝U1 ＋ I1r
代入数据得：E＝1.6＋0.4r　 ··· ①
当S断开时，只有R1接入电路，
由闭合电路欧姆定律得： E＝U2 ＋ I2r
代入数据得：E＝1.7＋0.3r　 ··· ②
联立①②得：E＝2 V ，r＝1 Ω
新知讲解：
傍晚是每一天用电高峰时段，但是灯光比较暗；而在夜深人静的时候，灯光特别亮，这是为什么？
在家使用电器时，打开大功率的空调后，会发现灯泡会变暗，而关掉空调后灯又会马上亮起来，这是为什么？
注：空载（外电路断路或开路）
新知讲解：
四、路端电压与负载的关系
E、r
S
R1
A
V
R0
负载
1.路端电压：
负载：
外电路的用电器
外电路的电压
思考4：当外电路的电阻增大（或减少）时，电流变化？路端电压变化？
新知讲解：
四、路端电压与负载的关系
2.电源一定时，电流、内电压、路端电压随外电阻变化情况分析：
外电阻 变化情况
电流
内电压
路端电压
断路
短路
短路电流
开路电压
新知讲解：
四、路端电压与负载的关系
3.路端电压 U 随电流 I 变化的图象
②横轴截距表示短路电流
③图象斜率的绝对值表示电源的内阻
①纵轴截距表示开路电压（电源电动势） U = E
得：
内阻越大，图线倾斜得越厉害
U
I
O
电源的 U ― I 图象
E
I短
U
I
O
电阻的 U ― I 图象
利用闭合电路的 U―I 图像求解电源电动势 E 和内阻 r
k = R
4.两个电源的 U－I 图像如图所示，从图像中可以看出( )
A. 电池 a 的电动势较大，内电阻较大
B. 电池 a 的电动势较小，内电阻较小
C. 电池 b 的电动势较小，内电阻较大
D. 电池 b 的电动势较大，内电阻较小
解析：
根据闭合电路欧姆定律知 U＝E－Ir ，故 U－I 图像中图像与纵轴的交点等于电源的电动势，由题图可知，a 的电动势较大，图像斜率的绝对值表示电源的内阻，a 的斜率的绝对值较大，故 a 的内阻较大，故 A 正确，B、C、D 错误。
课堂练习：
A
5.电路图如图甲所示，若电阻 R 阻值未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压 U 随电流 I 的变化图线及外电阻的 U－I 图线如图乙所示。求：
(1)电源的电动势和内阻；
(2)电源的路端电压；
(3)电源的输出功率。
课堂练习：
解析：
(1)由图线可知，E＝4 V
斜率的绝对值表示电源的内电阻，有 r＝1 Ω
(2)由图可知，路端电压是 3 V
(3)电源的输出功率 P＝UI＝3×1 W＝3 W
新知讲解：
补充：五、闭合电路的动态分析方法
闭合电路动态分析的思路：
闭合电路动态分析的几种方法：
(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”，即
(2)秒杀法：
R局
增加
减少
R总
增加
减少
I总
增加
减少
U外
增加
减少
I局U局
六表模型：
新知讲解：
S
R1
E、r
V1
V3
A3
A2
V2
R2
R3
A1
“串反并同”
补充：五、闭合电路的动态分析方法
1.变化分析：
I1
U1
U2
U3
I3
I2
“并同”：
某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的I、U、P 都将增大；
某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的I、U、P 都将减小。
“串反”：
某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的I、U、P 都将减小；
某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的I、U、P 都将增大。
新知讲解：
补充：五、闭合电路的动态分析方法
“串反并同”的理解：
六表模型：
新知讲解：
S
R1
E、r
V1
V3
A3
A2
V2
R2
R3
A1
补充：五、闭合电路的动态分析方法
2.变化量分析：
(1) ΔU2 ΔU3
ΔU1 ΔU3
(2) ΔI2 ΔI3
ΔI2 ΔI1
<
<
>
>
3.变化率分析：（转化为电阻）
(1)
(2)
(3)
不变
新知讲解：
补充：六、闭合电路的功率问题
1.各部分功率分析：
①电源的总功率：
②电源内部消耗的功率：
③电源的输出功率：
P总 = EI
P出 = UI
P内 = I2r
= I2R
2.纯电阻电路中电源的输出功率：
P出 = UI = I2R
=
=
E、r
S
R
V
A
新知讲解：
补充：六、闭合电路的功率问题
2.纯电阻电路中电源的输出功率：
(2)当 R < r 时，随 R 的增大，输出功率越来越大。
(3)当 R > r 时，随 R 的增大，输出功率越来越小。
(1) 电源的最大输出功率：
当 R＝r 时，
(4)当 P出 < Pm 时，该输出功率下对应两种阻值，有 R1 · R2 = r2 。
证明：
有：
②若电阻为不变，由 P = I2R = ，当 I 或 U 最大时，有最大功率。
新知讲解：
补充：六、闭合电路的功率问题
4.非纯电阻电路中电源的输出功率：
P出 = UI
= ( E－Ir ) I
= EI －I2r
当 I ＝ 时，
5.电阻 R 的最大功率求解方法：
电源输出功率最大时，机械效率η＝50%。当R→∞时，η→100%，此时P出→0，无实际意义。
3.电源的效率：
①若电阻为变化，采用等效电源法求 E′ 和 r′，当 R = r′ 时， ；
6.如图所示的电路中，电源电动势 E＝3 V，内电阻 r＝1 Ω，电阻 R1＝2 Ω，滑动变阻器 R 的阻值可连续增大，问：
(1)当 R 多大时，R 消耗的功率最大？最大功率为多少？
(2)当 R 多大时，R1 消耗的功率最大？最大功率为多少？
课堂练习：
解析：
(1)把 R1 视为内电路的一部分
当 R＝R1＋r＝3 Ω 时，R消耗的功率最大 有：＝0.75 W
(2)对定值电阻R1，当电路的电流最大时其消耗的功率最大，
此时 R＝0 ，所以 P1＝I2R1＝2 W
新知讲解：
补充：七、等效电源法
S
R
E r
R0
等效新电源
E′ r′
等效电动势： E′ =
等效电阻： r′ =
短路电流： I短 =
E
r + R0
求 R 的最大功率：
当 R＝r + R0 时，
新知讲解：
补充：七、等效电源法
S
R
E r
R0
等效新电源
E′ r′
等效电动势： E′ =
等效电阻： r′ =
短路电流： I短 =
E
求 R 的最大功率：
当 R＝ 时，
新知讲解：
补充：八、含容电路的分析与计算
1.电路稳定后，含容支路无流，视为断路，所以与电容器串联的电阻不分压，该电阻视为导线；
2.电路稳定后，电容器的电压与其并联电阻的电压相同；
3.电路的电流、电压变化，会引起电容器的充、放电，由公式 Q＝CU 或 ΔQ＝CΔU ，求电荷量及其变化量。
7.电源电动势E＝10 V，不计内阻，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF，求闭合S后，稳定时通过R1的电流， 电容C两端的电压。
解析：1 A　6 V
8.在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向下移动时，关于电灯 L 的亮度及电容器 C 所带电荷量 Q 的变化判断正确的是( )
A. L变暗，Q增大 B. L变暗，Q减小
C. L变亮，Q增大 D. L变亮，Q减小
课堂练习：
B
解析：
当滑片向下移动时，阻值减小，外电路总电阻减小，干路电流增大，电源的内电压增大，则路端电压减小，电灯变暗。电容器电压等于变阻器两端的电压。由上得知，路端电压减小，则通过电灯的电流减小，而干路电流增大，则通过R1的电流增大，R1两端电压也增大，则滑动变阻器两端的电压减小，电容器所带电荷量Q减小，故B正确，A、C、D错误。
课 堂 小 结