物理人教版（2019）必修第三册 12.2闭合电路的欧姆定律 课件（共27张PPT）

(共27张PPT)
第十二章 电能 能量守恒定律
第2节 闭合电路的欧姆定律
1.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。
两个电路中小灯泡的规格都相同，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？
不同的电源对电路提供的能量一样吗？与哪些因素有关呢？
知识点一：闭合电路
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
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
（1）电源外部，正电荷将怎样移动？
（2）电源内部，正电荷将怎样移动？
（3）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？
（4）什么力来克服电场力做功？
从正极到负极
思考：
内电路：
+ + + + + + +
- - - - - - -
电源内部
＋
F电
正极
负极
非静电力把正电荷由负极移向正极
F非
电源内部，存在着正极指向负极的电场。
+ + + + + + +
- - - - - - -
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。
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。
思考：电源内部的非静电力是由什么提供的？
思考：不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗
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。
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。
知识点二：电动势
电动势与电压的区别与联系
知识点三：闭合电路欧姆定律及其能量分析
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。
2.闭合回路的电流
1.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
（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)。
3.电路中的电势变化
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
外电路电阻称为外电阻，用R表示；
内电路电阻称为内电阻，用r表示；
外电路
内电路
对于闭合电路来说，内、外电路都会出现电势降低，电势能减少。那么，电流I跟电源电动势E即内阻r、外电路电阻R之间会有怎样的关系呢？
E
r
R
r
E
R
s
I
W非静电力=qE=IEt
1.合上开关，电路中有电流的同时伴随能量的转化，在时间t内，有多少化学能转化为电能？
问题探究：
3.电流流经内电阻r时，在时间t内转化的内能？
2.电流流经外电阻R时，在时间t内转化的内能？
外电路产生电热为：Q外=I2Rt
内电路产生电热为：Q内=I2Rt
4.以上各能量之间有什么关系？
根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。
r
E
R
s
I
W=Q外+Q内
IEt=I2Rt+I2rt
E=IR+Ir
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，这个结论叫做闭合电路欧姆定律。
适用范围：外电路为纯电阻的电路
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。
内电压
外电压
闭合电路欧姆定律的几种表示形式
知识点四：路端电压与负载的关系
1.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
2.电源一定时，电流、路端电压、内电压会随外电路电阻R的改变而改变，变化情况如下表。 (↑表示增加，↓表示减少)
U＝E－Ir
E、r
s
R1
A
V
R0
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？
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。
B
D
C
A
B
D
C
A
A
B
短路(R=0)
A
B
断路(R→∞ I=0)
（1）外电路断路时:
（2）外电路短路时:
U外=I R外=
E
R外+r
R外
=
E
1+
r
R外
一般不允许外电路短路。
在电源末接入电路的情况下，用电压表直接测量电池两极所得到的数值，近似等于电源电动势的大小。
3.两种特殊电路
(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，内阻越大，图线倾斜得越厉害。
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
4.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
1.（多选）关于电动势下列说法正确的是（　　）
A．电源电动势等于电源正负极之间的电势差
B．用电压表直接测量电源两极得到的电压数值，实际上总略小于电源电动势的准确值
C．电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关
D．电动势的大小等于电路中通过1C的电荷时，电源所提供的能量
BD
2.（多选）若用E表示电源电动势，U表示外电压，U′表示内电压，R表示外电路的总电阻，r表示内电阻，I表示电流，则下列各式中一定正确的是（　　）
A．U＝2U′ B．U′＝E－U
C．U＝E—Ir D．U＝ ·E
BC
3.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
4.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。
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