4.2 闭合电路欧姆定律 课件(共43张PPT)

(共43张PPT)
第四章 闭合电路
粤教版 必修三
第二节 闭合电路的欧姆定律
知识回顾
能把电子从 A 搬运到 B 的装置 P 就是电源， A 和 B 分别是电源的两个电极。
正极
负极
正电荷怎么移动才能保持持续不断的电流？
循环运动的闭合回路
2.电源外部，正电荷将怎样移动？
3.电源内部，正电荷将怎样移动？
4.电源内部的正电荷受到电场力方向？电场力做正功还是负功？
5.什么力来克服电场力做功？电势能如何变化？
从正极到负极
从负极到正极
从正极指向负极
负功
非静电力
+
+
+
+
电源
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
+
正极
负极
问题探究
01
非静电力
1.在闭合回路中，外电路的电流方向是怎样的
从正极到负极
F静电力
F非静电力
电源：通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置。
增大
干电池
发电机
在干电池中，非静电力是一种与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用，它使化学能转化为电势能；
在发电机中，非静电力是磁场对运动电荷的电磁作用，它使机械能转化为电势能。
电源内部的非静电力是由什么提供的？
问题探究
01
问题探究
01
不同类型的电源，非静电力是不同的，那么不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗？
怎么比较电源非静电力做功本领的强弱呢？
问题探究
01
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。
铅蓄电池——将1C的正电荷由电源负极搬运到正极，非静电力做功2.0J。
电动势
02
4.物理意义:
3.单位:
反映电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量
比值定义法
2.定义式:
1.定义:
在物理学中，我们用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，叫作电动势。
标量
E＝
（W：非静电力做的功 q：电荷量）
数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功
伏特（V） 1 V=1 J/C
由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积和外电路均无关
5.特点：
电动势E 电压U
物理 意义 非静电力做功，其他形式的能转化为电能的本领， 表征电源的性质 电场力做功，电能转化为其他形式的能的本领，
表征电场的性质
定义式 W为非静电力做的功
W为电场力做的功
单位 伏特(V) 伏特(V)
联系 电动势等于电源未接入电路时两极间的电压值
电动势与电压的区别与联系
03
3.电池的容量:电池放电时能输出的总电荷量。
单位：安·时(A·h) 毫安·时(mA·h)
1.电源的电动势E
2.电源的内阻:电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻，用符号 r 表示。
电源的三个重要参数
04
在物理学中，我们用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，叫作电动势。
E＝
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。
电源的内阻
电路中的电势变化
01
外电路电势的变化
外电路中沿电流方向电势降低
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为化学反应层)。
A
B
C
D
R
E 、r
化学反应层
A
C
D
Ir
内阻上
电势降低
B
电势突升
电势突升
电路中的电势变化
01
内阻上电势降低，电源内部由负极到正极电势升高
新课导入
对于闭合电路来说，内、外电路都会出现电势降低。
电动势E与内电路电压Ｕ内和外电路电压Ｕ外间的关系如何？
在外电路中，沿电流方向电势降低。
在内电路中，内阻上电势降低，电源内部由负极到正极电势升高
外电路
内电路
r
E
R
s
I
实验探究
探究电动势E与内电路电压Ｕ内和外电路电压Ｕ外间的关系
稀硫酸
Cu片
Zn片
V1
探针
V2
A
实验探究
探究电动势E与内电路电压Ｕ内和外电路电压Ｕ外间的关系
1
2
3
4
5
6
序号 1 2 3 4 5 6
电流 I/ mA 8 12 17 20 25 30
电压U外/ V 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4
电压U内/ V 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
U外+ U内 / V 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1
E= U外+ U内
实验数据处理
实验探究
探究电动势 E 与内电路电压Ｕ内和外电路电压Ｕ外间的关系
E=U外+U内
电源电动势 E 等于内外电路电压之和
实验结论：
r
E
R
s
I
E=IR+Ir
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
外电路为纯电阻的电路
（没有电动机、电解池等用电器）
1、内容：
2、表达式：
3、适用条件：
r
E
R
s
I
两种特殊情况：
(1)当外电路断路时，外电阻R为_________，I为____，Ir也为____，可得U＝__，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势的大小。
(2)当外电路短路时，外电阻R＝0，此时电路中的电流最大，即
Im＝E/r，路端电压为____。
无穷大
零
零
E
零
E=IR+Ir
观察实验
第一次用的是一节新电池给小灯泡供电，第二次是用一个旧电池供电。
现象：第二次小灯泡亮度比第一次暗了很多。
1
2
Why？
思考：第一次用的是一节新电池给小灯泡供电，第二次是用一个旧电池供电。现象是第二次小灯泡亮度比第一次暗了很多。
小灯泡的亮度暗了很多表明：
旧电池组提供的电流比新电池提供的电流小很多。
实验中我们看到新旧电池电动势差别不是很大，那为什么电流有这么大差别呢？
内阻变化导致的，新电池内阻很小，旧电池内阻却很大。可见我们使用电源的时候，不仅要关注它的电动势，也要关注其内阻。
6 V
在如图所示的电路中，电源的电动势为 1.5V，内阻为0.12Ω，外电路的电阻为1.38Ω，求电路中的电流和R的电压。
解：由闭合电路欧姆定律，电路中的电流为
外电压
R
S
E
r
法一：
法二：由 得U=E-Ir=1.5V-0.12V=1.38V
随堂练习
路端电压与负载的关系
PART 02
新课导入
想一想
电源、小灯泡的规格都相同，但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？
多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗
外电路中的用电器叫负载，
外电路的电势降落叫路端电压。
E、r
s
R1
A
V
R0
负载
路端电压与负载的关系
01
负载变化时，电路中的电流就会变化，路端电压也随之变化。
U外=U，U内＝ Ir，则
U ＝ E － Ir
E ＝ U外＋ U内
对于确定的电源来说， E 和 r 是一定的。当外电路只有电阻时，实验结果表明：
外电阻 R 增大，电流减小，路端电压增大
外电阻 R 减小，电流增大，路端电压减小
想一想
电源、小灯泡的规格都相同。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？
U ＝ E － Ir
想一想
在外电路断路的情况下，路端电压U等于电源电动势吗？
U ＝ E － Ir
当 I=0时，U=E
断路时路端电压等于电源的电动势
想一想
在闭合电路时，用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？
不等于电源电动势，
测量值等于路端电压U
U ＝ E － Ir
想一想
当电源两端短路时，电流会是无穷大吗？
不会，电源有内阻，此时电流为短路电流
绝对不允许将电源两端用导线直接连在一起！
危险！
路端电压 U 随电流 I 变化的图像
02
图像的函数表达式
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
图像的物理意义
E
U/V
I/A
I短
θ
断路
短路
O
闭合电路的
动态分析
PART 03
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：
动态电路的特点与分析方法
01
“串反并同”
1.“串反”是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大;
2.“并同”是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。
一个常用结论
02
1.在闭合电路中，任何一个电阻的增大(或减小)，都将引起电路总电阻的增大(或减小)，该电阻两端的电压一定会增大(或减小)。
2.理想电压表可认为是断路，理想电流表可认为是短路。
方法点拨
03
【练习1】如图12.2 -11所示，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是 (　　)
【参考答案】D
课堂练习
A．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小
B．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变
C．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变
D．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小
【练习2】如图甲是一科技小组设计火情报警电路示意图的一部分、R2为热敏电阻，电阻R2随温度变化如图乙所示。值班室显示电流表信息。在a、b之间接报警器，当R2所在处出现火情时，电流表示数I和报警器两端的电压 U的变化情况是（　　）
【参考答案】D
课堂练习
A．I变大，U变大 B．I变大，U变小
C．I变小，U变大 D．I变小，U变小
【练习3】（2022·辽宁·凤城市第一中学高二期中）（多选）如图所示，平行金属板中有一个带电油滴悬浮在两板间的P点，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（　　）
A．油滴带负电，将向下运动
B．P点的电势升高
C．电流表的示数增大
D．若电压表、电流表的示数变化量分别为ΔU和ΔI，则
【参考答案】AC
课堂练习
【练习4】多选）如图所示，平行金属板中有一个带电油滴悬浮在两板间的P点，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器R4的滑片向a端移动时，电流表的示数变化？
【参考答案】增大
课堂练习