人教版高二物理选修3-1第二章 2．7闭合电路欧姆定律--27张ppt
文档属性
| 名称 | 人教版高二物理选修3-1第二章 2．7闭合电路欧姆定律--27张ppt |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-07 11:45:36 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
2.7闭合电路欧姆定律
1.了解闭合电路的欧姆定律的推导过程
2.理解闭合电路的欧姆定律，应用它讨论电压和负载的关系
3.应用闭合电路欧姆定律进行相关的电路分析和计算
学习目标
01
2
闭合电路
外电路
闭合电路中的电流I与哪些因素有关呢？
新课导入
电路图如下，当开关打开时，电压表读数与电源电动势有什么关系？
当开关闭合时，两者还相等吗？
思考
探究一：推导闭合电路的欧姆定律
问题探究1：如图电路，流过内电路的电流方向是怎样的,流过R和r的电流大小有何关系？
课堂探究
在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。
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。
内电路与外电路中的总电流是相同的。
闭合回路的电流方向：
A
B
C
D
R
E ,r
问题探究2：闭合电路中电势如何变化？
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
电路中的电势变化情况:
不能忽略的一个问题，电源有内阻
（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
电源电动势：BC＋DA
内部分析
A
B
C
D
思考3：我们可以从什么角度入手研究闭合电路中电流I与哪些因素有关呢？
研究问题切入的角度：
功与能的关系
1.若外电路中的用电器都是纯电阻R，在时间t内,外电路中有多少电能转化为内能？
Q外=I2Rt
2.内电路也有电阻r，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？
Q内=I2rt
3.电流流经电源时，在时间t内非静电力做了多少功？
W非=Eq＝EIt
思考与讨论：
【小结】
1. W非=EIt=Q外+Q内
2. EIt=I2Rt+I2rt
3. EI=I2R+I2r
4. E=IR+Ir
5. E=U外+U内
6.
【深入探究】
1、2、3三式反映了闭合电路中的什么规律？
4、5二式反映了闭合电路中的什么规律？
6式反映了闭合电路中的什么规律？
能量守恒
外电路电势降低，内电路电势“升中有降”，
电动势等于内外电路电势降落之和。
闭合电路欧姆定律：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。
２.表述：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。
１.对纯电阻电路
闭合电路欧姆定律
说明：
2. 是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压。
3. 是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压。
1.
可以得出：
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:
探究二：路端电压与负载的关系
说一说：
为什么傍晚用电多的时候灯光发暗，而夜深人静的时候灯光特别明亮。又如插上电炉、电暖气等功率较大的电器时，灯光会变暗，拔掉后灯光马上又亮起来。试着解释这种现象。
因为每多一个用电器，就相当于多并联一个支路，这样外电阻反而减小了，而电源内阻没变，所以造成路端电压减小，流过每个支路的电流减小。所以灯光发暗。
A
B
断路(R→∞ I=0)
短路(R=0)
两种特殊情况
(1)图像的函数表达式
②在横轴上的截距表示电源的短路电流
③图像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)图像的物理意义
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变化的图像．
【例1】在U-I图像中，由图像做出的下列判断中，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.从图像的A点变化到B点，外电路电阻变小
ACD
学以致用、一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为400mA，若将该电池板与一阻值为2Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是( )
A.0.10V B.0.20V C.0.30V D.0.40V
D
分析：题中开路电压即为电源电动势，所以电动势为800mV。结合短路电流可以求出电源内阻 r = 2Ω
【例3】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变亮，安培表的示数减小 B．电灯L变亮，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
A
分析：此题属于电路的动态分析，动态分析类题型分析的方法是先得到总电阻的变化，然后根据闭合电路欧姆定律得到总电流和路端电压的变化，往下分析的顺序应是先干路后支路；先定值电阻，后变值电阻。
此题，滑动端向b移动，R1阻值增大，所以总电阻增大，根据I总=E/R总和U=E - Ir，得到总电流变小，路段电压变大；因而灯L变亮。
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：
探究三:闭合电路中的功率
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:
电源的输出功率随干路电流的变化
P外= P总 - P内
= EI – I2r
输出功率随外电阻R的变化
当I = E/2r 时，取得最大值
当R = r 时取得最大值
【例4】电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法中正确的是( )
A．电源的路端电压一定逐渐变小
B．电源的输出功率一定逐渐变小
C．电源内部消耗的功率一定逐渐变大
D．电源的供电效率一定逐渐变小
ACD
U = E - Ir
P内 = I2r
η
1.有两节电池,它们的电动势分别为E1和E2,内电阻分别为r1和r2。将它们分别连成闭合电路,其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示,可以判定( )
A.图像交点所示状态,两电路的外电阻相等
B.E1>E2,r1>r2
C.图像交点所示状态,两电路的电阻相等
D.E1>E2,r1AB
2.A灯与B灯电阻相同，当滑动变阻器滑片向下移动时，对两灯明暗程度的变化判断正确的是( )
A.A、B灯都变亮
B.A、B灯都变暗
C.A灯变亮，B灯变暗
D.A灯变暗，B灯变亮
B
分析：R变小，总电阻变小，总电流变大，路端电压变小。A灯变暗，流过R的电流变大，R的分压增大，并联电压减小，B灯变暗。
3.如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A；当S断开时，它们的示数各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势及内阻。
分析：此题需针对两种状态列两个方程（闭合电路欧姆定律），通过方程组解题。
S断开后，外电阻增大，所以电压表示数增大，电流表示数减小
1.闭合电路欧姆定律
（1）表述：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）表达式
2．路端电压与负载的关系
（1）路端电压随外电路电阻R的增大而增大
断路：
短路：
（2）路端电压U 随电流I 变化的关系式：
R→∞，I=0，U内=0，U外=E
R→0，I= ，U内=E，U外=0
2.7闭合电路欧姆定律
1.了解闭合电路的欧姆定律的推导过程
2.理解闭合电路的欧姆定律，应用它讨论电压和负载的关系
3.应用闭合电路欧姆定律进行相关的电路分析和计算
学习目标
01
2
闭合电路
外电路
闭合电路中的电流I与哪些因素有关呢？
新课导入
电路图如下，当开关打开时，电压表读数与电源电动势有什么关系？
当开关闭合时，两者还相等吗？
思考
探究一：推导闭合电路的欧姆定律
问题探究1：如图电路，流过内电路的电流方向是怎样的,流过R和r的电流大小有何关系？
课堂探究
在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。
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。
内电路与外电路中的总电流是相同的。
闭合回路的电流方向：
A
B
C
D
R
E ,r
问题探究2：闭合电路中电势如何变化？
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
电路中的电势变化情况:
不能忽略的一个问题，电源有内阻
（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
电源电动势：BC＋DA
内部分析
A
B
C
D
思考3：我们可以从什么角度入手研究闭合电路中电流I与哪些因素有关呢？
研究问题切入的角度：
功与能的关系
1.若外电路中的用电器都是纯电阻R，在时间t内,外电路中有多少电能转化为内能？
Q外=I2Rt
2.内电路也有电阻r，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？
Q内=I2rt
3.电流流经电源时，在时间t内非静电力做了多少功？
W非=Eq＝EIt
思考与讨论：
【小结】
1. W非=EIt=Q外+Q内
2. EIt=I2Rt+I2rt
3. EI=I2R+I2r
4. E=IR+Ir
5. E=U外+U内
6.
【深入探究】
1、2、3三式反映了闭合电路中的什么规律？
4、5二式反映了闭合电路中的什么规律？
6式反映了闭合电路中的什么规律？
能量守恒
外电路电势降低，内电路电势“升中有降”，
电动势等于内外电路电势降落之和。
闭合电路欧姆定律：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。
２.表述：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。
１.对纯电阻电路
闭合电路欧姆定律
说明：
2. 是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压。
3. 是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压。
1.
可以得出：
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:
探究二：路端电压与负载的关系
说一说：
为什么傍晚用电多的时候灯光发暗，而夜深人静的时候灯光特别明亮。又如插上电炉、电暖气等功率较大的电器时，灯光会变暗，拔掉后灯光马上又亮起来。试着解释这种现象。
因为每多一个用电器，就相当于多并联一个支路，这样外电阻反而减小了，而电源内阻没变，所以造成路端电压减小，流过每个支路的电流减小。所以灯光发暗。
A
B
断路(R→∞ I=0)
短路(R=0)
两种特殊情况
(1)图像的函数表达式
②在横轴上的截距表示电源的短路电流
③图像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)图像的物理意义
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变化的图像．
【例1】在U-I图像中，由图像做出的下列判断中，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.从图像的A点变化到B点，外电路电阻变小
ACD
学以致用、一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为400mA，若将该电池板与一阻值为2Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是( )
A.0.10V B.0.20V C.0.30V D.0.40V
D
分析：题中开路电压即为电源电动势，所以电动势为800mV。结合短路电流可以求出电源内阻 r = 2Ω
【例3】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变亮，安培表的示数减小 B．电灯L变亮，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
A
分析：此题属于电路的动态分析，动态分析类题型分析的方法是先得到总电阻的变化，然后根据闭合电路欧姆定律得到总电流和路端电压的变化，往下分析的顺序应是先干路后支路；先定值电阻，后变值电阻。
此题，滑动端向b移动，R1阻值增大，所以总电阻增大，根据I总=E/R总和U=E - Ir，得到总电流变小，路段电压变大；因而灯L变亮。
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：
探究三:闭合电路中的功率
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:
电源的输出功率随干路电流的变化
P外= P总 - P内
= EI – I2r
输出功率随外电阻R的变化
当I = E/2r 时，取得最大值
当R = r 时取得最大值
【例4】电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法中正确的是( )
A．电源的路端电压一定逐渐变小
B．电源的输出功率一定逐渐变小
C．电源内部消耗的功率一定逐渐变大
D．电源的供电效率一定逐渐变小
ACD
U = E - Ir
P内 = I2r
η
1.有两节电池,它们的电动势分别为E1和E2,内电阻分别为r1和r2。将它们分别连成闭合电路,其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示,可以判定( )
A.图像交点所示状态,两电路的外电阻相等
B.E1>E2,r1>r2
C.图像交点所示状态,两电路的电阻相等
D.E1>E2,r1
2.A灯与B灯电阻相同，当滑动变阻器滑片向下移动时，对两灯明暗程度的变化判断正确的是( )
A.A、B灯都变亮
B.A、B灯都变暗
C.A灯变亮，B灯变暗
D.A灯变暗，B灯变亮
B
分析：R变小，总电阻变小，总电流变大，路端电压变小。A灯变暗，流过R的电流变大，R的分压增大，并联电压减小，B灯变暗。
3.如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A；当S断开时，它们的示数各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势及内阻。
分析：此题需针对两种状态列两个方程（闭合电路欧姆定律），通过方程组解题。
S断开后，外电阻增大，所以电压表示数增大，电流表示数减小
1.闭合电路欧姆定律
（1）表述：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）表达式
2．路端电压与负载的关系
（1）路端电压随外电路电阻R的增大而增大
断路：
短路：
（2）路端电压U 随电流I 变化的关系式：
R→∞，I=0，U内=0，U外=E
R→0，I= ，U内=E，U外=0