沪教版高中物理选修3-1课件 4.1探究闭合电路欧姆定律18张PPT

(共18张PPT)
探究闭合电路欧姆定律
内电压:电流通过电源内电阻时，电势降落： U内=Ir
2、内电阻r和内电压Ur：
电源外部电流从正极到负极
电源内部电流从负极到正极
内电阻r:电源内电路上的电阻
一、内电路和外电路：
1、闭合电路的组成：
外电路：由用电器和导线组成
内电路：电源内部的电路
路端电压：外电路两端的电压叫做路端电压U






正极
负极














+























+

E
电源









正极
负极
电源














+























+

E
1）搬运电荷需克服静电场对电荷的作用力；
3、电源的作用：在电源内部
2）在电源内一定存在着“非静电力”，像“搬运工”；
3）搬运同样多的电荷，非静电力在不同的电源中做的功一般并不相同

搬运电荷做功将其他形式能转化为电能
电动势和内电阻势表征电源特征的物理量。
化学电池： 化学能转化为电能
发 电 机： 机械能转化为电能
二. 电源的电动势

3、电动势是标量，其方向的含义：
为了便于确定电源的正负极
规定 ：由负极板经内电路指向正极板，电动势的方向。
+
–





2、意义：表征电源将其他形式能转化为电能本领的物理量。
定义：在电源内部非静电力把正
电荷从电源负极移到正极所做的功与
被移送电量的比叫做电源的电动势。






正极
负极
电源














+























+

E
4、对电源电动势的几点说明：
2）从电路中能量转化的角度来说，电动势等于电源内移动单位电荷时其他形式能转化为电能的多少。
1）电动势的固有性：由电源本身性质决定。与工作状态无关；
3）从测量的角度来说，电动势等于电源断开时电源两端的电压
4）电动势的“方向”是用来表示电源极性的，不表示电动势是矢量
1、实验目的：用可调内阻电池验证闭合电路中内电压和外电压之和等于电源电动势，即验证闭合电路欧姆定律。
附：研究闭合电路的欧姆定律的实验
（探测电源的内部电压实验）
2、实验器材：
可调内阻的电池一套、电压表2只、
电阻箱1只、开关1只、导线。
3、实验步骤：
1）连接线路。
2）S断开，测量E
3）调节电池内阻。
4）接通电路,将V1、V2表的读数记入表内
6）分析、处理数据。
5）改变内阻，重复步骤4
电阻箱读数R（Ω） 内电路电压U’（V） 外电路电压U （V） U+U’ （V） 误差





250 0.12 1.92
200 0.22 1.80
150 0.32 1.72
100 0.42 1.59
数据记录
2.04
2.02
2.04
2.01
2%
1%
2%
0.5%
此结论即为闭合电路欧姆定律原始表达式。
由能量守恒定律，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




K
内电路
外电路


由能量守恒：
化学反应
（非静力做功）
产生电能
消耗的电能


电流做功
（电场力做功）

理论推导与实验结论完全一致

附：从能量转化的观点研究闭合电路的欧姆定律
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．
适用条件:对纯电阻电路
2.闭合电路欧姆定律的其他表达形式：
三.闭合电路欧姆定律
若外电路为纯电阻






a
b

















































a
b
c
d





















b
d
a
c





3.电路中的电势变化情况
（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，由于存在非静电力沿电流方向而使电势得以更多地“跃升”。
　外电路两端的电压叫路端电压．
１、由 分析U与R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
四、路端电压跟负载的关系
２、两个特例：
（2）外电路短路时
（1）外电路断路时

3、电源的伏安特性（路端电压随电流变化的图像）
2）电源的U-I图象:
下图中a图线表示定值电阻的U-I图像；两图像的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率.


O
U
I


③图像斜率的绝对值表示内电阻：
②U=0时横截距表示短路电流I短
O I







U
E
U0 M（I0,U0）
N
I0 Im
b
a
①纵截距:表示电源的电动势E，
I短
E
案例1、如图所示的电路中,R1 R2 R3和R4都是定值电阻， RP是可变电阻，电源电动势为E，内阻为r.设电路中的总电流为I，电流表的示数为I’,电压表的示数为U,闭合开关S,当滑片向a点移动时 （ ）
D
端电压的变化及电路的动态分析


P
R3
S

A













R1
Er
R2
R4
RP
a
b




V



例题讲解
1.铅蓄电池的电动势为2V，这表示（ ）
A.电路中每通过1C的电量，电源把2J的化学能转变为电能
B.蓄电池两极间的电压为2V
C.蓄电池在1s内将2J的化学能转变成电能
D.蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池强
AD
2.关于电动势，下列说法中正确的是 （ ）
A.在电源内部，由负极到正极的方向为电动势的方向
B.在闭合电路中，电动势的方向与内电路中电流的方向相同
C.电动势的方向是电源内部电势升高的方向
D.电动势是矢量
ABC
正确理解电动势的概念
3.在如图所示的电路中，电源的电动势为1.5V,内
0.12Ω，外电路的电阻为1.38Ω，求电路中的电流和
路端电压。
由闭合电路欧姆定律
或由 U=IR=1.38V
解:













R
E, r

注意求电流公式的灵活选用
4.电源的电动势为2V，外电阻为9Ω时，路端电压
为1.8V，求电源的内电阻？
解:
电路中电流为
内阻为













R
E, r
解小灯泡H1 和H2的电阻均为
案例2 如图，电源电动势为3V,内阻为1Ω，两个相同的小灯泡H1 ，H2的额定电压均为2.5V，额定电流均为0.3A.
（1）当开关S1闭合，S2断开时，试计算H1中
的电流和加在H1上的电压。
（2）当开关S1、S2都闭合时，试计算H2中的
电流和加在H2上的电压
（1）小灯泡H1 与电源组成闭合电路













S2
E r



H1
H2



S1
与串并联电路的规律结合
E=3V,r=1Ω，额定电压U0=2.5V，
额定电流均为I0=0.3A.
（2）当开关S1、S2都闭合时，试计
算H2中的电流和加在H2上的电压













S
E r



H1
H2

等效电路如图示，两灯泡并联