教科版_选修3-1_ 第二章 直流电路 _ 4. 电源的电动势和内阻 闭合电路 欧姆定律课件32张PPT

选修3-1第二章 第4节
闭合电路的欧姆定律（课时一）
复习回顾:
2、什么是电源？它的作用是什么？
通过非静电力做功把其它形式的能转换成电能的装置。
。
水流
地势高
地势低
水轮机
（负载）
水泵
A
B
C
M
电源的作用不是产生电荷，而是将其他形式的能转化为电能，在电源的两极产生并维持一个恒定的电势差（电压），从而在电路中形成恒定的电流。
电源的工作过程类似于右下图所示的抽水机的工作过程
思考：对于闭合电路欧姆定律应具有什么样形式？
1、部分电路欧姆定律内容？
3、电源电动势的概念?物理意义?
（1）定义：在电源内部非静电力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功。
（2）意义：电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领。
+
+
+
+
F
非
R
一、闭合电路:
2）内电路：电源内部的电路。
（1）内阻r（纯电阻）：内电路的电阻。
（2）内电压U内： 内电路上的电势降落。
1）外电路：电源外部的电路。
（1）外电阻R：外电路的电阻。
（2）路端电压[外电压]U外：
外电路两端的电压。
内电路
S
外电路
1、构成：用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。
r
E
R
K
内电路
外电路
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，即在电源内部，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。
2、闭合回路的电流方向
内电路与外电路中的总电流是相同的。
a
b
a
b
c
d
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，沿电流方向存在电势“跃升”。
a
b
a
b
c
d
b
d
a
c
电路中电势降落关系
U内
U外
E
结论：E = U外+ U内
E
r
R
S
+
+
电流
+
电动势
２、表述：闭合的纯电阻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
二、闭合电路欧姆定律
说明：
二、闭合电路欧姆定律：
1、 是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压.
2、 是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压.
3、
思考：当滑动变阻器的滑片由a向b移动时,安培表和伏特表示数如何变化?

R↑
R总
Ｉ总
电流表示数减小
电压表示数增大
Ｕ外＝Ｅ－Ｉr
↑
↓
Ｕ外
↑
　外电路两端的电压叫路端电压．
１、如图电路：
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
路端电压:
三、路端电压跟负载的关系
结论：端电压随着外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小。
２、两个特例：
（2）外电路短路时
（1）外电路断路时
a
b
a
b
b
d
c
a
b
d
c
a
表达式：U外=E－Ir
3．路端电压与电流关系图象（电源的外特性曲线）
当其坐标原点所表示的路端电压和电流皆为０时：
①纵坐标截距等于电源电动势Ｅ
②横坐标截距等于Ｉ短＝E/r
E
I短
③斜率绝对值等于电源内阻 内阻越大，图线倾斜得越厉害．
1
2
小 结
1．闭合电路欧姆定律
2．路端电压跟负载的关系：
（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
（1）路端电压随外电路电阻R增大而增大
断路:
短路:
（2）路端电压U随电流I变化的图象．
解：根据全电路欧姆定律，
可列出方程组:
例1: 如图所示，R1 = 8.0 W，R2 = 5.0 W，当单刀双掷开关 S 扳到位置 1 时，则得的电流 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
消去E ，可得电源的内电阻为
电源的电动势为
讨论：此例给出了一种测量电源电动势和内电阻的方法。
例2：4盏 “220 V，100 W”的灯泡，并联后接在电动势为220 V、内阻为 2 W的电源上。
（1）只打开 1 盏灯时，此灯两端的电压是多少？（2）同时打开4 盏灯时，此灯两端的电压又是多少？
解:（1）根据灯泡上的额定电压和额定功率，计算出灯泡的电阻为
只打开1盏灯时，外电阻R1 = 484 W，电路中的电流为
（2）同时打开4盏灯时，
外电阻为
电灯两端电压为
讨论：从此例可以看出，并联的电灯开得越多，外电阻就越小，端电压就越小。
电灯两端的电压为
1. 已知电路中的电源电动势是1.5 V，内电阻是0.1W ，外电路的电阻是1.4W 。求电路中的电流 I 和路端电压U 。
解：根据全电路欧姆定律，电路中的电流为
路端电压为
练 习
解：根据全电路欧姆定律，列方程得
R
r
S
E
A
V
2. 如图所示，当滑动变阻器的滑片在某一位置时，电流表和电压表的读数分别是I1 =0.20A，U1=1.98V；改变滑片的位置后，两表的读数分别为 I 2 = 0.40 A，
U 2 = 1.96 V。求电源的电动势和内电阻。
解之得:
四、闭合电路中的功率和效率
由于闭合电路中内、外电路的电流相等，
所以由
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
o R
P出
Pm
r
4、电源的输出功率 :
当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为
电源输出功率随外电阻变化的图线
5、电源的效率:
例1 已知如图，E =6V，r =4Ω,
R1=2Ω，R2的变化范围是0－10Ω。
求：
①电源的最大输出功率；
②R1上消耗的最大功率；
③R2上消耗的最大功率。
E r
R2
R1
① 2.25W；② 2W；③ 1.5W。
2、如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表．
当电阻箱读数为R1=2Ω时，电压表读数U1=4V；当电阻箱读数为R2=5Ω时，电压表读数为U2=5V．求：
(1)电源的电动势E和内阻r。
(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?
R＝1Ω，P＝9W
五、电路的动态分析问题
闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。
讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。

思路:
局部
整体
局部
3、如图所示电路,当滑动变阻器的滑片P向上移动时,判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化?
V1示数增大
V2示数增大
A示数减小
六、含有电容器的直流电路
电容器充放电结束后
1 、在直流电路中电容器可视为断路,
在分析电路时将其去掉在分析。
2 、与其相连的电阻无电流，两端没有电压，充当导线的作用
例4.已知如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下那些方法：（ ）
A.增大R1
B.增大R2
C.增大R3
D.减小R1
R1 R3
R2
E
C
A B B
C C C
R1
R2
R3
CD
七、电路故障分析
电路故障的原因
1 、断路的特点
电流为零，断点的同侧无电势差，若只有一个断点，断点的两端有电势差
造成的结果
电路中的总电阻增大，干路上的电流减小，与其并联的用电器两端的电压增大
2 、短路的特点
被短路的用电器两端无电压，用电器无电流流过
电路中总电阻减小，干路电流增大，被短路用电器不工作，与其串联的用电器两端电压增大
造成的结果
A
例5 如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是（ ）
A、R1断路
B、R2断路
C、R3短路
D、R4短路
6、如图所示的电路中，闭合电键k后，灯a和b都正常发光，后来由于某种故障使灯b突然变亮，电压表读数增加，由此推断这故障可能是（ ）
A．a灯灯丝烧断
B．电阻R2断
C．电阻R2短路
D．电容被击穿短路
课堂训练
B