12.2 闭合电路的欧姆定律 课件 (共29张PPT) 高一物理人教版（2019）必修第三册

(共29张PPT)
第2节 闭合电路的欧姆定律
第十二章
能量 能量守恒定律
图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。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
1.知道闭合电路的组成，知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，理解电动势的定义和定义式。
2.能从能量的转化和守恒的角度推导闭合电路的欧姆定律。
3.理解内、外电压，理解闭合电路的欧姆定律。
4.会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的关系，会进行相关的电路分析和计算。
5.知道欧姆表测内阻的原理。
知识点一：电动势
由导线、电源、用电器连成的电路。
E
S
R
②外电路:电源外部的用电器和导线构成外电路。
r
③内电路:电源内部是内电路。
1.认识电路
电源内部也有电阻，简称内阻r。
①闭合电路：
2.电流的方向：
正电荷移动的方向
利用初中所学知识思考下列问题。
思考1：电源外部，正电荷将怎样移动？
思考2：电源内部，正电荷将怎样移动？
从正极到负极
从负极到正极
内电路：
外电路：
+ + + + + + +
- - - - - - -
电源内部
＋
F电
正极
负极
正电荷在静电力的作用下由正极移向负极
非静电力把正电荷由负极移向正极
F非
思考与讨论
电源内部，存在着正极指向负极的电场。
（P83）
+ + + + + + +
- - - - - - -
电源内部
＋
F电
F非
正极
负极
非静电力做功：使电荷的电势能增加。
mg
F
非重力
重力场
低电势
高电势
Ep增加
消耗其它能量
类比
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。
思考与讨论
（P84）
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
想一想，不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗
类比分析
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。
①概念：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性。
3.电动势
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公式：
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。
E=
比值定义法，E的大小由非静电力的特性决定，不由W,q决定。
思考：区别电动势与电势差。
＋
－
电源内部
电势能
其他能
非静电力做功
静电力做功
电动势E=
电势差U=
跟踪导练
（多选）关于电动势，下列说法正确的是（ ）
A、 在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加
B、对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大
C、电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多
D、电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多
AC
知识点二：闭合电路欧姆定律及其能量分析
部分电路欧姆定律
A
V
R
E r
S
导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比。
I=
1.电势变化
（1）外电路：正电荷受静电力作用，从高电势向低电势运动。沿电流方向电势降低。因为正电荷的移动方向就是电流方向
高
低
（2）内电路：通过非静电力做功使正电荷由
负极移到正极，所以电流方向为负极流
向正极。一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”。
电势降低=电势升高
（3）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。
+
–
可以将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联，这个电阻的电势也会沿电流方向降低。
（4）n个完全相同的电源串联，电源的总电动势为E总=nE,电源的总内阻r总=nr;
n个完全相同的电源并联，电源的总电动势为E总=E,电源的总内阻r总=r/n;
2.能量的转化
如图，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。
①非静电力做功将其他形式的能转化为电能，转化的数值与非静电力的功W相等。
W=Eq=EIt
②电流通过电阻R时，电流做功，电能转化为内能，在时间t内，外电路转化的内能为
Q外=I2Rt
③电流通过内阻r时，电流做功，电能转化为内能。在时间t内，内电路转化的内阻为
Q内=I2rt
④根据能量守恒定律，非静电力做功应该等于内、外电路中电能转化为其他形式能得总和，即
W=Q外+Q内
即EIt=I2Rt+I2rt
E=IR+Ir
I=
3.闭合电路的欧姆定律
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为电动势 , r为内阻，R为外电路的电阻。
I=
外电路：U外=IR
内电路：U内=Ir
E=U外+U内
电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。
适用于外电路为纯电阻的闭合电路
知识点三：路端电压与负载的关系
E、r
s
R1
A
V
R0
负载
把外电路中的用电器叫做负载，把外电路的电势降落叫做路端电压。
U=E－Ir
对于确定的电源来说，电动势E和内阻r是一定的,通过电流I的变化，来判断U的变化。
根据闭合电路的欧姆定E=U外+U内，若将U外记为路端电压U，考虑到有U内=Ir，则
R增大
I=
I减小
U=E－Ir
U增大
R减小
I=
I增大
U=E－Ir
U减小
结论：路端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小。
理论分析：
思考：为什么多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗？
回顾导入的问题
电路中电源电动势E和内阻r是一定的，根据“越并越小”，路端总电阻减少。
根据I=电流增加。
再根据U=E－Ir 可知，路端电压减少，所以变暗。
U=E-Ir表示的是U和I这两个变量之间的函数关系。把它改写为
U=-Ir+E
然后和一次函数的标准形式：y = kx＋b
对比就能知道它的U-I图像是一条直线。
根据U-I图像，当外电路断开时，路端电压是多少 当电源两端短路时，电流会是无穷大吗
思考与讨论
（P86）
两式对比可得
一次函数的斜率k等于电源内阻的负值，即k=-r,内阻越大，图像倾钭
程度越大。而纵轴截距b等于电源电动势E,即b=E,电源电动势越大，
纵轴截距越大。
由图像得
外电路断开时，即I=0,此时U=E,即路端电压等于电源电动势。
电源两端短路时，即外电阻为0,则U=0,此时电流有最大值，但不是无穷大。
1.断路
E、r
A
V
当外电路断开时，电流I为0，Ir也为0，由U=E-Ir可知，U=E。
断路时的路端电压等于电源电动势
2.电源短路
E、r
A
V
当电源两端短路时，外电阻R=0。由I=可知，此时电流I=
危险！
由于r 很小，电路中电流很大，容易烧坏电源。
绝对不允许将电源两端用导线直接连接在一起。
设电源的电动势为 E，内阻为 r，电流表的电阻为 Rg，可变电阻为 R1，电流表满偏电流为 Ig，欧姆表的总电阻为 RΩ。
欧姆表是在电流表的基础上改装而成的。为了使测量电阻时电流表指针能够偏转，表内应有电源。右图是一个简单的欧姆表电路。
拓展学习：欧姆表的原理
R1取调节作用：使用欧姆表时，需调节R1，使得当红，黑表笔直接接触时，电流表指针满偏。
红表笔接电源的负极，黑表笔接电源正极，测量时，电流从黑表笔流入，
从红表笔流出。
当红、黑表笔直接接触时（相当于被测电阻为 0），电流表指针指在最大值 Ig 处。
根据闭合电路欧姆定律：
当红、黑表笔之间接有待测电阻 Rx 时，电流表指针指在 Ix 处：
根据闭合电路的欧姆定律：
1.如图所示，a、b、c三盏灯都能发光，且在电路变化时，灯不会烧坏。当滑动变阻器的触头P向下移动时，下列说法正确的是(　　)
A．外电路的总电阻变小
B．总电流变小
C．a灯变暗
D．c灯变亮
跟踪导练
A
2.(多选)关于电源与电路，下列说法正确的是(　　)
A．外电路中电流由电源正极流向负极，内电路中电流也由电源正极流向负极
B．外电路中电流由电源正极流向负极，内电路中电流由电源负极流向正极
C．外电路中电场力对电荷做正功，内电路中电场力对电荷也做正功
D．外电路中电场力对电荷做正功，内电路中非静电力对电荷做正功
BD
一、电动势
1.电动势概念：描述电源非静电力做功能力。
2.公式：E=
3.单位V==
4.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。
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
1.部分电路欧姆定律：U=IR
2.能量转化：非静电力做功等于内外电路中电能转化为其他形式能的总和。
3.闭合电路的欧姆定律：I=或E=U外+U内
三、路端电压与负载关系
断路、电源断路、欧姆表的原理