(共21张PPT)
明析物理·模型解题
第三节
实验：电池电动势和内阻的测量
人教2019版
必修3第十二章
外电路
内电路
由导线、电源、用电器连成的电路叫做闭合电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。
1.闭合回路的组成
温故知新
2.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。
（2）表达式：
（3）适用范围：外电路为纯电阻的闭合电路
温故知新
3.
路端电压跟负载的关系
增大，电流减小，路端电压增大
减小，电流增大，路端电压减小
4.路端电路与电流的关系
外电压
内电压
②在横轴上的截距表示电源短路电流
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电动势
内阻越大，图线倾斜得越厉害
温故知新
电流表
电压表
滑动变阻器
闭合电路的欧姆定律：
1.基本原理：
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
路端电压
通过电源的电流
2.实验基本电路：
R
S
E
r
实验探究
3.数据记录：
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
电流I/A
R
S
E
r
实验探究
4.数据处理：
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
电流I/A
用任意两组数据代入公式，解方程组可以求得电池的电动势和内阻。
若多取几组数据，多解几组方程组，求出若干组和值，最后求平均值，可以减小误差。
但是由于数据的偶然误差大，使得实验结果的误差可能很大。
方法一：解方程组法
实验探究
4.数据处理：
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
电流I/A
方法二：图象法
轴截距等于电动势
是直线的斜率的绝对值
实验探究
5.注意事项：
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
（1）电压表、电流表要选择合适的量程，使测量时指针的偏角大一些，减小读数时的误差。
（2）为了使电池的路端电压变化较明显，电池的内阻宜大些。也可以将一个定值电阻与电池串联在一起作为电源，不过要注意测量结果减去定值电阻才是电池内阻。
（3）干电池在大电流放电时，电动势会明显下降，内阻会明显增大，故在实验中，不要将电流调得过大，且读取电表数据要快，每次读完立即断开电键。
（4）在画图线（直线）时，要使尽可能多的点落在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等，个别偏离直线较远的点应舍去。求r时选取直线上相距较远的两点求斜率可以减小误差。
实验探究
5.注意事项：
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
（5）由于电池的内阻
一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，这时直线与横轴的交点不再是短路电流，但斜率的绝对值仍然还是电源的内阻。所以求内阻的一般表达式应该是。
（6）电阻的伏安特性曲线中，与成正比，前提是保持一定。
电源的图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：、不变，外电阻改变，电流增大，路端电压将随之减小，与成线性关系，
也就是说它所反映的是电源的性质，所以也叫电源的外特性曲线。
实验探究
6.误差分析：
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
（1）偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作图象时描点不是很准确。
（2）系统误差：选用电路图时，实验电路中的电流表也有内接法和外接法之分，两种方式测量都会带来误差。
外
实验探究
6.误差分析：
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
内接法（安培表内接在并联电路之内的电路）
作图线如图实线示（测量值）
可见
越大，
越大，差值（I实
IA
）就越大；
U=0时，差值（I实
IA
）也为0，
∴
E测<
E真
，
r测<
r真
真实的
图线如图虚线所示：
斜率增大
U
I
E测
IA
O
U
E真
I真
实验探究
6.误差分析：
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
外接法（安培表外接在并联电路之外的电路）
作图线如图实线示（测量值）
可见越大，差值就越大；
时差值为0
∴
E测=
E真
，
r测>
r真
真实的
图线如图虚线所示：
该电路适用于电源内阻很大的情况
I
E
I
UV
U
I测短
O
U路
I真短
实验探究
6.误差分析：
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
要想测出电池的内阻，如果采用外接法，将电流表的内阻与电源的内阻合并为，则可以不计电流表的分压作用。最后测到的结果是相当于电池内阻与电流表内阻的总和，而两者相差又不太多，这样一来误差就会比较大。
为了减小系统误差，所选用的电压表的内阻应该大一些。
所以应采用内接法。
外
实验探究
变式一
实验中除了待测电池和电键导线外只有电阻箱和电流表，如何测？
二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式
（1）电路如图所示：
改变电阻箱阻值，测出对应的电流，
由（E
=
+
r，
E
=
+
r
）
（2）主要步骤：
得：
实验探究
变式一
实验中除了待测电池和电键导线外只有电阻箱和电流表，如何测？
二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式
（1）电路如图所示：
（3）数据处理：
若能测出多组
值，以为纵坐标，为横坐标，作出图象，可知这条图线是直线，直线在纵轴的截距，图线的斜率。
1/I
R
r
0
实验探究
变式二
实验中除了待测电源和电键导线外，只有电阻箱和电压表，如何测？
二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式
（1）电路如图所示：
（2）主要步骤：
改变电阻箱阻值，测出对应的电压
由：
求出电源的电动势和内阻
实验探究
变式三
今有一个阻值为5
Ω的定值电阻，一个理想电压表（量程大于电源电动势），开关及
导线若干，能否测电源电动势和内阻？
二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式
（1）电路如图所示：
（2）主要步骤：
断开、闭合，记下电压表读数
电源电动势和内阻：
闭合、，记下电压表读数
实验探究
变式四
今有一个阻值为10
Ω的定值电阻，一个电压表，开关和导线若干，电压表表盘上有刻
度但无刻度值。请设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电
压量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。
二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式
（1）电路如图所示：
（2）主要步骤：
断开、闭合，记下电压表偏转格数
电源内阻：
闭合、，记下电压表偏转格数
实验探究
变式五
有两只伏特表V1和V2，量程已知，内阻不知，另有一干电池，它的内阻不能忽略，
但大小未知。只有这两只伏特表，电键和连接导线若干，要求通过测量计算出干电
池的电动势（已知电动势不超过伏特表的量程）
二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式
（1）电路如图所示：
（2）主要步骤：
闭合、，记下读数
闭合、断开，记下读数，读数
，则：
，则：
由上两式可得：
实验探究
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明析物理·模型解题
第四节
能源与可持续发展
人教2019版
必修3第十二章
化学能转化为内能和机械能
风能转化为电能
一、能的转移和转化
新知讲授
重力势能转化为电能
电能转化为机械能
一、能的转移和转化
新知讲授
电能转化为内能
太阳能转化为电能
一、能的转移和转化
新知讲授
光能转化为化学能
化学能转化为电能
一、能的转移和转化
新知讲授
指出下列现象中能量的转化或转移情况：
（1）人在跑步时，身体发热（
）
（2）风吹动帆船前进（
）
（3）放在火炉旁的冷水变热（
）
（4）电流通过灯泡，灯泡发光（
）
（5）植物进行光合作用（ ）
化学能转化为内能
风的机械能转移到帆船上
内能由火炉转移给水
电能转化为光能
光能转化为化学能
课堂练习
：能量的形式没改变
：能量的形式发生变化
能量转移
能量转化
无论能量发生转移还是转化，总能量保持不变
能量变化
二、能量守恒定律
新知讲授
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化或转移过程中，能量的总量保持不变。
二、能量守恒定律
新知讲授
二、能量守恒定律
永动机是不可能制成的
永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机。
（人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机）。
新知讲授
二、能量守恒定律
永动机是不可能制成的
磁力永动机
滚珠永动机
软臂永动机
螺旋永动机
水塔式永动机
新知讲授
17～18世纪许多机械专家就已经论证了永动机是不可能的法国科学院在1775年就正式决定，不再研究和试验任何永动机。
永动不可能制成的原因：
根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能制成的。
二、能量守恒定律
新知讲授
1.能量守恒定律同生物进化论、细胞的发现被恩格斯誉为19世纪的三个最伟大的科学发现。
2.能量守恒定律是在无数实验事实的基础上建立起来的，是自然科学的普遍规律之一。
3.自然界一切已经实现的过程都遵守能量守恒定律。凡是违反能量守恒定律的过程都是不可能实现的，例如“永动机”只能以失败而告终。
4.机械能守恒定律只是能量守恒定律的特例。
能量守恒定律的意义：
二、能量守恒定律
新知讲授
例1.下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是（
）
A.某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加
B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加
C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了
ABC
典例剖析
例2.一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是（
）
A.物体机械能不变，内能也不变
B.物体机械能减小，内能不变
C.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小
D.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变
D
思考与讨论
既然能量是守恒的，不可能消灭，
为什么我们还要节约能源？
三、能量转化和转移的方向性
燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就不会再次自动聚集起来供人类重新利用，电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收后变为周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用。这种现象叫做能量的耗散。
新知讲授
三、能量转化和转移的方向性
可以看出，由于取暖和使用电器，室内温度比室外高。热量散失到室外后，不能回收重新利用。
一座房屋的红外线照片
新知讲授
三、能量转化和转移的方向性
能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？
能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少。但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了。这是节约能源的根本原因。
这说明能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性。
新知讲授
内能总是自发地从高温物体向低温物体转移
而不会自发的由低温物体向高温物体转移
三、能量转化和转移的方向性
新知讲授
机械能可以全部转化为内能
而内能不可全部转化为机械能而不引起其他变化
热机的效率不可能100%
例如：一辆行驶的小轿车，燃料燃烧产生的内能有37%通过发动机散热系统排除，37%直接由排气管排出，有26%变为发动机输出的机械能。
三、能量转化和转移的方向性
新知讲授
1.能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性。
正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的。
三、能量转化和转移的方向性
2.能源危机的含义
在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了。
3.能量转化的方向性与节约能源的必要性
能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源。
新知讲授
（1）从人类开发能源的历史划分
?常规能源：如煤、石油、天然气、水能等
?新能源：如核能、风能、太阳能、地热能、海洋能等
（2）从使用分类
?一次能源：如煤、石油、天然气、水能、风能、生物质能、海洋能等
?二次能源：如电能、氢能、焦炭等
四、能源的分类与应用
新知讲授
（3）从能否再生分类
?可再生能源：如水能、风能、潮汐能等
?不可再生能源：如石油、煤等
（4）从对环境的影响分类
?清洁能源：如太阳能、风能等
?非清洁能源：如煤、石油、天然气等
四、能源的分类与应用
新知讲授
五、能源与社会发展
1.柴薪时期
出现年代：五六十万年前
火的使用是人类在能源利用上的第一个里程碑，它使人类脱离了茹毛饮血的时代。
人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤炭时期，石油时期。
新知讲授
五、能源与社会发展
2.煤炭时期
出现年代：2000年前
蒸汽机的广泛使用，带动了工业革命和资本主义社会的成长。
人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤炭时期，石油时期。
新知讲授
五、能源与社会发展
3.石油时期
出现年代：19世纪80年代
内燃机的发展推动了19世纪末，20世纪初开始的机械化和电气化进程。
人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤炭时期，石油时期。
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第二节
闭合电路的欧姆定律
人教2019版
必修3第十二章
新知导入
外电路
内电路
由导线、电源、用电器连成的电路叫做闭合电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。
新知探究
+
+
+
+
电源
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
+
正极
负极
一、电动势
1.电源
（1）保持两极间有电压
（2）通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能的装置
新知探究
一、电动势
1.电源
（1）保持两极间有电压
（2）通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能的装置
新知探究
一、电动势
2.电动势
（1）非静电力做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，叫做电动势。用字母
表示。
（2）单位：V
（3）电动势与外电路无关，由电源本身特性决定的。
同种类型不同型号电源电动势相同，不同类型的电源电动势不同
例：干电池
（4）电动势的实质：表征电源把其它形式的能转化为电能的本领。
新知探究
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
1.欧姆定律
2.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。
3.在内电路中，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向为负极流向正极。内电路一方面，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”。
新知探究
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
实验探究
新知探究
设电源电动势为，内阻为，与一个负载连成闭合电路，负载两端电压为，电路中电流为，通电时间为：
化学能
电能
非静电力做功
电流做功
其它形式的能
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
根据能量守恒定律，有
+
即
新知探究
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
（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。
1.电源电动势等于内、外电路电势降落之和。
2.闭合电路的欧姆定律
（2）表达式：
（3）适用范围：外电路为纯电阻的闭合电路
+
新知探究
三、路端电路与负载的关系
新知探究
三、路端电路与负载的关系
S
R
E
r
变化情况
对某一给定的闭合电路来说，电流、路端电压、内电压随外电阻的改变而改变，变化情况如下：
新知探究
三、路端电路与负载的关系
变化情况
对某一给定的闭合电路来说，电流、路端电压、内电压随外电阻的改变而改变，变化情况如下：
新知探究
三、路端电路与负载的关系
（
2
）当电源两端短路时，
。
由于r
很小，电路中电流很大，容易烧坏电源。
绝对不允许将电源两端用导线直接连接在一起。
公式（对纯电阻电路）
（
1
）当外电路断开时，
，
此为直接测量电源电动势的依据。
1.路端电路与电压的关系
外电压
内电压
新知探究
三、路端电路与负载的关系
2.路端电路与电流的关系
设电源的电动势，内阻。请根据路端电压与电流的关系式，以为纵坐标，为横坐标，作出图像，并讨论以下问题。
（1）外电路断开的状态对应于图中的哪个点？怎样看出这时路端电压与电动势的关系？
（2）电动势的大小对图象有什么影响？
（3）电源短路的状态对应于图中的哪个点？怎样读出这时电流大小？
（4）
的大小对图象有什么影响？
（1）图象的函数表达
②在横轴上的截距表示电源短路电流
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电动势
（2）图象的物理意义
内阻越大，图线倾斜得越厉害
新知探究
三、路端电路与负载的关系
3.闭合电路中的功率
电源内部非静电力做正功，其他形式的能转化为电势能
外电路静电力做正功，电势能转化为其他形式的能
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
电源
正极
负极
闭合电路中内、外电路电流相等
由
得
新知探究
三、路端电路与负载的关系
3.闭合电路中的功率
电源功率
内耗功率
输出功率
普适表达式
纯电阻电路
联 系
（1）几种功率及相互关系
（2）输出功率随外电阻的变化关系
或
当时，
新知探究
例题：如图，，，当开关处于位置1时，理想电流表读数；当开关处于位置2时，电流表读数求电源的电动势
和内电阻。
1
2
思考：把电流表改为电压表能否测电动势和内阻？
典例剖析
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明析物理·模型解题
第一节
电路中的能量转化
人教2019版
必修3第十二章
提问：电能转换成其他形式的能是如何实现的？
通过电场力做功的形式实现的做功是能量转化的量度。
新知导入
如图一段电路两端的电压为，通过的电流为，在时间内通过这段电路任一横截的电荷量
则电场力做功
即：
一、电功和电功率
新知探究
电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间
t
三者的乘积。
在国际单位制中电功的单位是焦（J），常用单位有千瓦时（kW·h）。
1kW·h＝3.6×106J
1．电功：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功。
一、电功和电功率
新知探究
（1）一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积。
（2）电功率表示电流做功的快慢。
（3）单位：在国际单位制中是瓦（W）；
常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）。
1kW＝103W＝106mW=10-3MW
2．电功率：电流所做的功与通电时间之比。
一、电功和电功率
新知探究
几种常见家用电器的额定功率
3．额定功率和实际功率
一、电功和电功率
用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率。
用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。
用电路
29寸彩电
电熨斗
电冰箱
微波炉
台灯
额定电压（V）
220
220
220
220
220
额定功率（W）
70～150
300～800
100～150
800～1200
40～60
新知探究
二、焦耳定律
由欧姆定律，可以得到热量的表达式
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。
——焦耳定律
新知探究
（1）焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。
（2）纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件。
（3）非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路。
1．焦耳定律：
二、焦耳定律
新知探究
2．热功率：
二、焦耳定律
电流做功全部变成热。
新知探究
三、电路中的能量转化
电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程。
1.电动机把电能转化为机械能
2.电解槽把电能转化为化学能
3.电热器把电能转化为内能
新知探究
例1.一个电动机，线圈电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？
解：电动机发热的功率为
电动机消耗的电功率为
电动的对外做功的功率为
典例剖析
纯电阻电路
非纯电阻电路
元件特点
电流、电压、电阻的关系
能量转化形式
可应用的公式
电路中只有电阻元件
除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器
符合欧姆定律
不符合欧姆定律
电流做功全部转化为内能
电流做功转化为内能和
其他形式的能量
电功
电热
新知探究
例2.规格为“220V，1000W”的电炉，求：?电炉正常工作时，通过电阻丝的电流；?电炉的电阻。
≈4.5A
?电炉的电阻：
解：?由知，电炉正常工作时：
典例剖析
解：电动机转动时，电路为非纯电阻电路，有。
若将玩具电动机卡住，则电路变为纯电阻电路，有，
即。电流变示数变大。
1.如右图所示的电路，若将玩具电动机卡住，电流表的示数如何变化？
S
效果检测
2.关于电功，下列说法中正确的有（
）
A．电功的实质是电场力所做的功
B．电功是电能转化为内能
C．电场力做功是电能转化为其他形式能量的量度
D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等
AC
效果检测
3.对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（
）
CD
效果检测
4.加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（
）
C
效果检测
1．电功
电功率
2．电热
（焦耳定律）
电热功率
3．纯电阻电路及非纯电阻电路中电功和电热的关系
电功W
电热
课堂总结
科学是可以解答的艺术！(共23张PPT)
明析物理·模型解题
第十二章
电能
能量守恒定律
章节复习
人教2019版
必修3第十二章
一、电功和电功率
1.电功:电流做功的实质是电场力对电荷做功。电场力对电荷做功,电荷的
电势能⑧ 减少????,电势能转化为其他形式的能。电功W=qU=UIt,这是计
算电功普遍适用的公式。
2.电功率:单位时间内⑨ 电流做的功????叫电功率,P=?=UI,这是计算电功
率普遍适用的公式。
固本夯基
二、电热和焦耳定律
1.电流通过电阻时产生的热量Q=I2Rt,这是普遍适用的电热计算公式。
2.焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电
阻及通电时间成正比。
3.电功和电热、电功率和热功率的比较
电功
电热
电功率
热功率
意义
电流在一段电路中所做的功
电流通过电阻产生的热量
单位时间内电流所做的功
单位时间内电阻产生的热量
公式
W=UIt
Q=I2Rt
P电=UI
P热=I2R
联系
对纯电阻电路,电功等于电热:W=Q=UIt=I2Rt
对非纯电阻电路,电功大于电热:W>Q
对纯电阻电路,电功率等于热功率:P电=P热=UI=I2R
对非纯电阻电路,电功率大于热功率:P电>P热
固本夯基
输入功率
电动机的总功率。由电动机电路中的电流和电压决定,即P总=P入=UI
输出功率
电动机做有用功的功率,也叫机械功率
热功率
电动机的线圈有电阻,电流通过线圈时会发热,热功率P热=I2r
三者关系
P总=P出+P热
效率
η=?×100%=?×100%
说明
(1)①正常工作的电动机是非纯电阻元件可等效为一个转动元件Z和电阻R的串联
②电动机因故障或其他原因不转动时,相当于一个纯电阻元件
(2)①在纯电阻电路中电功等于电热W=Q,IUt=I2Rt
②在非纯电阻电路中电功大于电热W>Q,W=Q+E
三、电动机的三个功率及关系
固本夯基
四、电动势
1.物理意义:反映不同电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理
量。电动势大,说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大;电动势小,
说明电源把其他形式的能转化为电能的本领小。
2.大小:等于外电路① 断开????时的路端电压,数值上也等于把1
C的正电
荷从电源负极移到正极时非静电力所做的功。
3.电动势的方向:电动势虽是标量,但为了研究电路中电势分布的需要,我们
规定由负极经电源内部指向正极的方向(即电势升高的方向)为电动势的
方向。
固本夯基
五、闭合电路欧姆定律
1.内容:闭合电路中的电流跟② 电源电动势????成正比,跟③ 内、外电路
电阻之和????成反比,这个结论叫做闭合电路欧姆定律。
2.表达式:a.电流表达式I=?;
b.电动势表达式E=IR+Ir=U+Ur。
3.适用范围:外电路是④ 纯电阻????的电路。
固本夯基
六、路端电压U
外电路两端的电压叫路端电压,即电源的输出电压,U=E-Ir。
1.当外电阻R增大时,I⑤ 减小????,内电压⑥ 减小????,路端电压⑦?增大??。当外电路断开时,I=0,U=E。
2.当外电阻减小时,I增大,内电压增大,路端电压减小。当电源两端短路时,
外电阻R=0,I=?,U=0。
3.路端电压也可以表示为U=IR=?=?,也可以得到路端电压随外电
阻增大而增大的结论。
固本夯基
七、闭合电路的U-I图像
如图甲所示为闭合电路的U-I图像,由U=E-Ir知,图线为一条直线,纵轴截距
为电源电动势,横轴截距为短路电流,图线的斜率的绝对值等于电源
⑧ 内阻????。
?
甲
固本夯基
?????
乙
由于一般电源的内阻r很小,故外电压U随电流I的变化不太明显,实际得到
的图线往往很平,只占用坐标纸一小部分,为充分利用坐标纸,往往将横轴
向上移,如图乙所示。此时应注意,I1并非短路电流,不可盲目用它求内阻,
但纵轴截距仍代表电动势E,图线斜率的绝对值仍等于内阻r。
固本夯基
八、闭合电路中的功率和效率问题
1.闭合电路中的功率
(1)电源的总功率:P总=IE=IU+IUr=P出+P内。
(2)电源内阻消耗的功率:P内=I2r=P总-P出。
(3)电源的输出功率:P出=IU=IE-I2r=P总-P内。
2.纯电阻电路中电源的输出功率与效率随外电阻变化的规律
(1)电源的输出功率为P出=I2R=?R=?=?,当R=r时,P
出有最大值,即P出m=?。P出与外电阻R的这种函数关系可用图像定性地表
示。由图像还可知,对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外
电阻R1和R2,当Rr时,若R增大,则P出减小。
固本夯基
?
说明 上面的结论都是在电源的内电阻r不变且外电路为纯电阻电路的情
况下适用。在电源的内电阻不变时,电源的输出功率(即外电阻上消耗的
功率)随外电阻的变化不是单调的,存在极值;当外电阻等于内电阻时,输出
功率达到最大值。如果一个电路的外电阻固定不变,当电源的内电阻发生
变化时,电源的输出功率随内电阻的变化是单调的,内电阻减小,输出功率
增大,当内电阻最小时,输出功率最大。
固本夯基
(2)电源效率:指电源的输出功率与电源的功率之比,即η=?=?=?。
对纯电阻电路:η=?=?=?,所以当R增大时,效率η提高,当R=r
时,电源有最大输出功率,但效率仅为50%,并不高。
(3)用电器获得最大功率:处理这类问题通常采用等效电源法,解题时应根
据需要选用不同的等效方式,将用电器获得最大功率的问题转化为电源最
大输出功率的问题来解决。
固本夯基
电路的动态分析
1.程序法
(1)确定电路的外电阻(R外总)如何变化。
说明 ①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,外电路的总电阻一定
增大(或减小)。
②若开关的通断使串联的用电器增多时,总电阻增大;若开关的通断使并联
的支路增多时,总电阻减小。
③在如图所示的分压电路中,滑动变阻器可以视为由两段电阻构成,其中一
段与用电器并联(以下简称并联段),另一段与并联部分串联(以下简称串联
段)。设滑动变阻器的总电阻为R,灯泡的电阻为R灯,与灯泡并联的那一段电
阻为R并,则分压器的总电阻为
深化拓展
R总=R-R并+?=R-?=R-?。
由上式可以看出,当R并减小时,R总增大;当R并增大时,R总减小。由此可以得出
结论:分压器总电阻的变化情况,与并联段电阻的变化情况相反,与串联段
电阻的变化情况相同。
(2)根据闭合电路欧姆定律I总=?,确定电路的总电流如何变化。
(3)由U内=I总r,确定电源的内电压如何变化。
(4)由U外=E-U内,确定电源的外电压(路端电压)如何变化。
深化拓展
(5)由部分电路欧姆定律,确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化。
(6)确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化。
2.结论法
当局部电阻Rn变化时,与Rn串联的电阻R的功率P、电流I、电压U与Rn变化
相反,简称串联反变或串反,如图(a)。而与Rn并联的R上,IR、UR、PR与Rn的
变化相同,简称并联同变或并同,如图(b)。总称串反并同。
?
(a) (b)
深化拓展
例1 (多选)如图所示,电源电动势为E,内阻为r。电路中的R2
、R3分别为
总阻值一定的滑动变阻器,R0为定值电阻,R1为光敏电阻(其电阻随光照强度
增大而减小)。当开关S闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。
下列说法中正确的是( )
?
典例剖析
A.只逐渐增大对R1的光照强度时,电阻R0消耗的电功率增大,
电阻R3中有向
上的电流
B.只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时,电源消耗的电功率变大,电阻R3
中有向上的电流
C.只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时,电压表示数变大,带电微粒向下
运动
D.若断开开关S,带电微粒向下运动
典例剖析
解析 当逐渐增大光照强度时,光敏电阻R1的阻值减小,依据“串反并同”
可知电流I增大,则?增大,UC增大,QC=CUC增大,即电容器充电,R3中有向上
的电流,A正确。当P2向上移动时,UC不变,R3中没有电流,故B错误。当P1向
下移动时,I不变,但UC变大,EC=?变大,电场力FC=?变大,微粒向上运动,
故C错误。若断开开关S,电容器放电,UC降为0,则微粒只受重力作用而向下
运动,故D正确。
答案????AD
典例剖析
拓展 对电源U-I图线的理解与应用
1.截距
纵轴上的截距等于电源的电动势;横轴上的截距等于外电路短路时的电流,
即I短=?(如图所示)。
?
2.斜率
图线斜率的绝对值等于电源的内阻,即r=|?|=?,斜率的绝对值越大,电
源的内阻越大。
深化拓展
3.图线上的点
图线上任一点对应的U、I的比值为此时外电路的电阻,即R=?。
4.面积
面积UI为电源的输出功率,而电源的总功率P总=EI,P总-P出=EI-UI为电源的
发热功率。
深化拓展
例2 (多选)如图甲所示电路,不计电表内阻的影响,改变滑动变阻器滑片
位置,测得电压表V1和V2随电流表A的示数变化的两条实验图线,如图乙所
示,关于这两条实验图线,有?( )
A.图线b的延长线不一定过坐标原点O
B.图线a的延长线与纵轴交点的纵坐标值等于电源的电动势
C.图线a、b交点的横坐标和纵坐标值的乘积等于电源的输出功率
D.图线a、b交点的横坐标和纵坐标值的乘积等于电阻R0消耗的电功率
典例剖析
解析 电压表V1测路端电压,电压表V2测R0两端的电压,电流表A测电流,则
有U端=U总-Ir,UR=IR0,故图线a为电源的U-I图线,图线b是R0的U-I图线,它的延
长线应过原点O,再进一步分析知,图线a、b交点的横坐标和纵坐标值的乘
积等于电源的输出功率,也等于电阻R0消耗的电功率,A错误,B、C、D正
确。
答案????BCD
典例剖析
科学是可以解答的艺术！
