物理人教版（2019）必修第三册12.2闭合电路的欧姆定律（共41张PPT）

(共41张PPT)
1.3 平抛运动1.3 平抛运动
第十二章 电能 能量守恒定律
第 二节 闭合电路的欧姆定律
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R
r
E
R
s
各种电池
干电池、蓄电池：化学能-------电能　　　　　
课堂引入
太阳能电池：太阳能-----电能
课堂引入
课堂引入
由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路（closed circuit）。
闭合电路
外电路
内路
闭合电路
2.外电路:电源外部的电路
导线、电源、用电器
1.闭合电路的结构：
3.内电路:电源内部的电路
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闭合电路
【问题探究】我们知道要使灯泡发光，电路得是闭合的.当电路闭合时，电源外部与内部的正电荷移动方向一样吗？
正极
负极
电源
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+
+
+
+
+
+
+
外电路
内电路
F电
F非
非静电力做功把其他形式能量转化为电能
I
I
电场线
闭合电路
mg
A
B
F
非重力
闭合电路
电路 玩滑梯 外电路 滑梯
电池内部 升降机
电场力对正电荷做
电势能
重力对人做 重力势能
非静电力对正电荷做
克服
电势能
拉力对人做
克服
重力势能
正功
减小
正功
重力
增加
正功
减小
正功
增加
电场力
【类比】
干电池
发电机
非静电力是化学作用
非静电力是电磁作用
电源内部的非静电力是由什么提供的？
闭合电路
R
+
+
-
电场力
非静电力
电源外部：电场力做正功
电势能减少
电势能转化为
其他形式能量
电源内部：非静电力做正功
电势能增加
其他形式能量
转化为电势能
电源内部的能量是如何转化的？
电源作用：
闭合电路
1.定义：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值。
2.定义式：
（W：非静电力做的功 q：电荷量）
3.单位： 伏特（V） 1 V=1 J/C
标量
4.物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。
5.特点:由电源本身性质决定，跟电源的体积和外电路均无关。
6.标量，有方向
方向：电源内部由负极指向正极
电动势
讨论：电动势E与电压U的区别
1、两个公式中W分别表示什么力做功
中，W表示电源内部非静电力做的功.
中，W表示电源外部电场力做的功.
2、能量是如何转化的
其他形式能量转化为电势能，E反映电源的特性.
电势能转化为其他形式能量，U反映电场的特性.
电动势
电动势与电压比较
电动势
太阳电池
干电池
铅蓄电池
锂电池
锌汞电池
生活中的电池
电动势
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。
手机待机时间长短和哪个参数有关
电源的重要参数
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。
电动势
定义
符号
单位
作用
数值
物理意义
注意点
提高电荷的电势能，维持电路两端电压不变
不接用电器时电源两端的电压
描述电源将其他形式能量转化为电能的本领强弱
由电源本身性质决定，与外界条件无关
E
V
电动势
【小结】
【练习1】
随堂练习
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
【练习2】将电动势为3.0 V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4 V，当电路中有6 C的电荷流过时，
求：(1)有多少其他形式的能转化为电能.
(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能.
解析：(1)W＝Eq＝3×6 J＝18 J
电源中共有18 J其他形式的能转化为电能.
(2)W1＝U1q＝2.4×6 J＝14.4 J
外电路中共有14.4 J电能转化为其他形式的能.
练习
随堂练习
在外电路中，电流方向由正极流向负极。
在内电路中，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向由负极流向正极。
（二）闭合回路的电流
（一）部分电路的电流
内电路与外电路中的总电流是相同的。
r
E
R
s
I
I
R
U
实际的电源可分解成不计内阻的理想电源和一个内阻两部分
闭合电路欧姆定律
外电路和内电路的电势是如何变化的？
1、外电路电势的变化
外电路中沿电流方向电势降低
1
2
3
4
5
6
闭合电路欧姆定律
2、内电路中电势的变化
B
A
B
A
电源内电路中，沿电流方向电势升中有降，升高E，并降低Ir
内阻上电势降低
总体：内电路中沿电流方向电势升高
闭合电路欧姆定律
B
D
A
C
E=IR+Ir
A
B
C
D
R
E , r
U外=IR是外电路上总的电势降落；
U内=Ir是内电路上总的电势降落；
E=U外+U内
电源电动势等于内外电路电势降落之和。
三、闭合电路欧定律
内电压
外电压
实验表明：
闭合电路欧姆定律
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：
说明：
⑴ 是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压。
⑵ 是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压。
（适用范围：外电路纯电阻电路）
闭合电路欧姆定律
闭合电路欧姆定律
闭合电路欧姆定律的几种表示形式
【练习3】如图所示，R1 = 8.0 Ω，R2 = 5.0 Ω ，当单刀双掷开关 S 扳到位置 1 时，测得的电流 I1 = 0.2 A；当S 扳到位置 2 时，测得电流 I 2 = 0.3 A。求电源电动势E 和内电阻r。
r
S
E
A
R
1
R
2
1
2
答案：r=1.0 Ω，E=1.80V
随堂练习
【练习4】
随堂练习
路端电压与负载的关系
【探究结论】
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
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？
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 电流增加。
再根据U=E－Ir 可知，路端电压减少，所以变暗。
为什么路端电压，不通过U=IR 来判断呢？
路端电压与负载的关系
a
b
a
b
两个特例：
（2）外电路短路时:
（1）外电路断路时:
E、r
s
R
A
V
一般不允许外电路短路。
四、路端电压与负载的关系
路端电压与负载的关系
路端电压与负载的关系
(1)图象的函数表达式
②在横轴上的截距表示电源的短路电流
③图象斜率的绝对值表示电源的内阻，
①在纵轴上的截距表示电源的电动势E。
(2)图象的物理意义
U
I
O
E
I短
θ
断路
短路
电源的外部特性曲线 ——路端电压U随电流I变化的图象
r=0
路端电压与负载的关系
问题：图象纵坐标不从零开始，横、纵坐标的交点还表示短路电路和电源电动势吗？
U
o I
E
U0 M（I0,U0）
β
α
b a
N
I0 Im
1.图中a为闭合电路的U-I
图象b为部分电路(外电阻)的U-I图象
2.两者的交点坐标表示该电阻接入电路时的路端电压与电流（即工作时的实际电压和实际电流——实际功率P实=U0I0）
3.a的斜率的绝对值表示电源内阻的大小、b的斜率的绝对值表示接入电路中外电阻的的大小
路端电压与负载的关系
【比较】
部分电路中电阻的U－I图象与闭合电路中电源的U－I图象的区别
电阻 电源
U－I图象
研究对象 对某一固定电阻而言，两端电压与通过的电流成正比关系 对电源进行研究，路端电压随干路电流的变化关系
图象的物 理意义 表示导体的性质R＝ ，R不随U与I的变化而变化 表示电源的性质，图线与纵轴的交点表示电源电动势，图线斜率的绝对值表示电源的内阻
联系 电源的电动势和内阻是不变的，正是由于外电阻R的变化才会引起外电压U外和总电流I的变化 【比较】
路端电压与负载的关系
【练习5】一电源与电阻R组成串联电路，电源的路端电压U随电流的变化图线及外电阻的U－I图线分别如右图所示，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．
纵坐标为电源的电动势
横坐标为短路电流
图线斜率的绝对值为内电阻
图线交点坐标即为工作电流和电压
随堂练习
【练习5】一电源与电阻R组成串联电路，电源的路端电压U随电流的变化图线及外电阻的U－I图线分别如右图所示，求：
(1)电源的电动势和内阻；
纵坐标为电源的电动势
横坐标为短路电流
图线斜率的绝对值为内电阻

例题
随堂练习
【练习5】一电源与电阻R组成串联电路，电源的路端电压U随电流的变化图线及外电阻的U－I图线分别如右图所示，求：
(2)电源的路端电压；
图线交点坐标即为工作电流和电压
解析：(2)由图象知：电源与电阻串联电流I＝1 A，此时对应路端电压U＝3 V.
随堂练习
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.电路动态分析的两种常用方法
U外
R局
增大
减小
→
R总
增大
减小
→
I总
增大
减小
→
U内
增大
减小
→
I分
(1)程序法：
(2)特殊值法与极限法
闭合电路中的动态分析
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。
闭合电路中的动态分析
3.一个结论：“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。
【练习6】如图所示的电路中,电源的电动势E和内电阻r恒定不变,电灯L恰能正常发光.如果变阻器的滑片向b端滑动,则( )
A.电灯L更亮,安培表的示数减小
B.电灯L更亮,安培表的示数增大
C.电灯L变暗,安培表的示数减小
D.电灯L变暗,安培表的示数增大
答案：A
①R1电阻变大
②线路中电流变小，A示数变小
③内电压变小
④外电压变大，L两端电压变大，灯变亮
闭合电路中的动态分析
【练习7】在如图的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是(　　)
A．A变大，V变大 B．A变小，V变大
C．A变大，V变小 D．A变小，V变小
B
闭合电路中的动态分析
【练习8】如图所示，电源的电动势和内阻都保持不变，当滑动变阻器的滑动触点向上端移动时（ ）
A、电压表的读数增大，电流表的读数减小
B、电压表和电流表的读数都增大
C、电压表和电流表的读数都减小
D、电流表的读数增大，电压表的读数减小
A
R1
R2
R3
V
A
五、闭合电路中的动态分析
闭合电路中的动态分析
一、电动势
二、闭合电路欧姆定律
三、路端电压与负载的关系
3.特点
1.定义
2.物理意义
1.内容
2.公式
1.两种特殊情况
2.电源的外部特性曲线
4.电动势与电势差的比较
四、 闭合电路中的动态分析
1.程序法
2.串反并同
3.特殊值法与极限法
课堂小结