12.2 闭合电路的欧姆定律 课件 (共30张PPT) 高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

(共30张PPT)
第十二章 电能 能量守恒定律
12.2 闭合电路的欧姆定律
寻觅到的物资：
灯泡1个
(额定电压1.5V)
导线若干
如何让灯泡一直亮着？
我还要写作业
充电放电小能手
蜡炬成灰泪始干
1节更比6节强
普通电容器
放电时间短不稳定
可以作为电源持续稳定地提供电能
+
-
外电路
内电路
闭合电路
由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。
外电路:电源外部的用电器和导线构成外电路。
内电路:电源内部是内电路。
电流做功的实质：
+
+
+
q
U
导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功
+
-
必须有“力”不断地把负极的+q搬运到正极
中和！
不能维持外电路中稳定的电流
正电荷
定向移动方向
电势能
E
正极
(高电势)
负极
(低电势)
电源
+
E
与电场方向相反的力
静电力
“非”
电荷的电势能
其他形式的能
内电路
“非”静电力
化学电池
铜
锌
正极
负极
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
外电路
稀硫酸
化学作用
化学能
电势能
干电池
发电机
在干电池中，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。
电动势
(Electromotive Force)
E
电源
E其 电势能
本领
电源内部非静电力的特性决定
与外电路无关
9V
3V
1.5V
1.5V
1.5V
2.8V
12V
各种各样的电池
电动势由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关。
对于常用的干电池来说，电动势跟电池的体积无关。
想一想：哪款电池非静电力做功本领的最强？
碱性干电池——将1C的正电荷由电源负极搬运到正极，其非静电力做功1.5J。
锌汞电池——将1C的正电荷由电源负极搬运到正极，其非静电力做功1.2J。
铅蓄电池——将0.6C的正电荷由电源负极搬运到正极，非静电力做功1.2J。
+
+
+
+
+
+
电荷量：q不同
其他形式的能量
电势能
种类、体积……不同
非静电力做功
W不同
非静电力所做的功W
所移动的电荷量q
电动势E
=
电动势
(Electromotive Force)
E
=
W
q
(J)
(C)
(V)
在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移动到正极所做的功。
【例1】（多选）关于电动势下列说法中正确的是 (　　)
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把正电荷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向正极移送电荷量越多
AC
能量是如何转化的
其它形式能转化为电势能，E反映电源的特性
电势能转化为其它形式能，U反映电场的特性
vs
W表示电源内部非静电力做的功
W表示电源外部电场力做的功
非
电
E
=
W
q
U
=
W
q
实际的电源可分解成不计内阻的理想电源和内阻两部分
电源的内阻
（1）在外电路中，沿电流方向电势降低
（2）在内电路中，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”——BC 和DA化学反应层
电路中的电势变化情况
B
D
A
C
A
B
电源电动势：BC＋DA
内部分析
A
B
C
D
电源电动势等于内外电路电势降落之和
问题1：电源内部非静电力做了多少功 能量如何转化
E
r
S
负载
A
B
I
电源电动势为E,内阻为r,与一个负载接成闭合电路，设负载两端电压为U ,电路中电流为I ,通电时间为t。
化学能
电能
其他形式能
非静电力做功
电流做功
问题2：这些电能在哪些地方转化成其他形式能量？
外电路
内电路
根据能量守恒定律,有：
能量关系：
功率关系：
电压关系：
——闭合电路的欧姆定律
如果外电路是纯电阻电路，
r
E
R
S
内电路
外电路
路端电压
内电压
路端电压与负载的关系
R增大，电流减小，路端电压增大
R减小，电流增大，路端电压减小
由路端电压:
路端电压与负载的关系
在外电路断路的情况下，用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？
根据 ，当 I=0时，U=E。
即：断路时路端电压等于电源的电动势
我们常根据这个道理测量电源的电动势
V
U ＝ E－Ir
在闭合电路时，仍然用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？
V
U
不等于电源电动势，测量值等于路端电压U
当电源两端短路时，电流会是无穷大吗？
绝对不允许将电源两端用导线直接连在一起！
危险！
不会，电源有内阻，此时电流为短路电流。
　　路端电压 U 与闭合电路电流 I 之间的关系可以写成
U＝－Ir＋E
E
U
I
I短
θ
断路
短路
O
在横轴上的截距
表示电源的短路电流
图像斜率的绝对值
表示电源的内阻
内阻越大，图线越陡
在纵轴上的截距
表示电源的电动势 E
【例1】在下图中，R1＝14Ω，R2＝9Ω，当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I1＝0.2A;当开关S切换到位置2时，电流表的示数为I2＝0.3A。求电源的电动势E和r。
解:
得:
(思考：本题其实是测量电源电动势和内阻的一种方法，若把安培表换成电压表，还能测出电源电动势和内阻吗？)
【例2】在U-I图象中，下列判断中，正确的是（ ）
A.被测电池的电动势为1.5V
B.被测电池的内电阻为2.0Ω
C.外电路短路时的电流约为3.0A
D.从图象的A点变化到B点，外电路电阻变小
ACD
U/V
I/A
O
A
B
1
2
3
4
0.5
1.0
1.5
由
得
1．电源提供的功率（电源功率）：
2．电源的输出功率（外电路得到的功率）：
3．电源内阻上的热功率：
闭合电路中的功率关系
由于闭合电路中内、外电路的电流相等，
4. 供电效率:
对纯电阻电路,电源的效率为:
O
R
P
r
Pm
5.电源最大输出功率