高中物理选修3-1人教版2.7闭合电路欧姆定律（共45张ppt）

(共45张PPT)
闭合电路的欧姆定律
问题1.两个带电金属板分别带上正负电荷，如图所示，接通开关，电流表的指针有什么现象？
思考：若想得到持续的电流，你能想出什么办法？充分发挥你的想象力，解决这个问题。
A
a
b
++++
----
方案1：
A
a
b
++++
----
思考：能否想办法将a板上的电子从两板中间移到b板上？若能，则能保持a、b之间的电压不变，那么是什么力来搬运电子呢？
电源内部有这样一种力（非静电力）在不停的搬运电荷，克服电场力做功，将其它形式的能转化为电能，也保证电源两端存在电压。
是a、b之间的电场力来搬运电荷吗？为什么？
1、电动势E
电动势反映了电源内部其他形式的能转化为电能的本领高低。
不同种类的电源将其它形式的能转化为电能的本领不同，我们引入一个量来描述这种能的转化本领。
表示在电源内部，非静电力移送单位正电荷，从电源负极到电源正极所做的功。
思考：一般干电池上标注的1.5V，表示什么意思？
(2)表示在这个电源内部，将1C的正电荷从电池的负极移送到电池正极，非静电力做功1.5
J，即将1.5J的化学能转化为电能。
(1)表示电源电动势是1.5V。
电动势也等于电源没有接到电路中时，电源两极间的电压等于电源电动势。单位：伏特V。
问题2.
演示实验：如图所示的电路,S是断开的,此时电压表测量的是电源电动势的大小，闭合开关，观察电压表读数的变化，并讨论分析现象的产生原因。
E.r
R
V
S
实验表明，电源内部也存在电阻，称为内电阻r，简称内阻，内阻上也有电压。
思考：设如图的闭合回路中电流为I，外电阻R和内电阻r上的电压分别是多少？它们与电源电动势E的大小有什么关系？
外电阻R上的电压称外电压,也叫路端电压：U外=IR
(也就是电源两端的电压，也就是电压表测量的电压)
内电阻r上的电压称内电压：U内=Ir
E.r
R
V
I
E
=
U外+U内=
IR+
Ir
=U外+Ir
闭合电路欧姆定律的一种表达形式(电压形式)
注意：适用于外电路是纯电阻的电路。
由
E=
U外+U内=
IR+
Ir
得：
闭合电路欧姆定律的另一种表达形式(电流形式)
思考：如图,电压表测量的电压是外电阻的电压,为什么不是内电阻的电压？
E
r
R
V
例题：如图所示的电路中，电源的电动势为1.5V，内阻为0.12Ω，外电路的电阻为1.38
Ω，求电路中的电流、路端电压和电源内电压。
E.r
R
解：已知E=1.5V，R=1.38
Ω，
r
=0.12
Ω
由闭合电路欧姆定律可求出电流I
路端电压为U外
=IR=1.38V
内电压为U内=Ir=0.12V
注意：当r≠0时
,U外练习：电源电动势为E=4.0V，内电阻为r=1.0
Ω，电阻R1=4.0
Ω，电阻R2=6.0
Ω。(1)当电键S断开时，电路总电流和路端电压分别是多大？(2)当电键闭合时，电路总电流和路端电压又分别是多大？
R2
R1
E.r
(1)
I
=
0.8A
U=3.2V
(2)
I=1.18A
U=2.8V
思考：外电阻的变化总能引起哪些量发生变化？
外电阻的变化引起总电流和路端电压发生变化
方案2：
实验：分别测新、旧电池两端的电压。
并分别与小灯泡连接，使小灯泡发光，观察小灯泡的亮度。
思考：新旧电池电压差别并不大，为什么小灯泡的亮度会有很大差别？
电源的内电阻：电池内部材料对电流的阻碍作用，简称电源内阻，用r表示。
越旧的电池内阻越大，其自身消耗的电能越多，使电源对外供电的能力减弱。
R
E.r
V
S
实验：当闭合开关S时，电源两端电压是否有变化？当外电路电阻减小时，电源两端的电压是否有变化？
思考：电源工作时，其两端电压并不恒定，
但电池上却标识了1.5v，有什么意义呢？
电动势E：电动势的大小由电源本身性质所决定的，表示电源将其他形式的能转化为电能的本领高低。
电源电动势在数字上等于电源没有接到电路中时，电源两极间的电压。单位：伏特V。
E.r
R
注意：
上述表达式只适用于纯电阻电路
闭合电路欧姆定律：
电路中的电流I跟电源的电动势E成正比，跟闭合电路的总电阻成反比。
如图，将电动势为E,内阻为r的电池与一个电阻R相连接,组成的一个闭合电路，此时电路中的总电流有多大？
内电阻r上的电压称内电压：U内=Ir
U外≤E
路端电压：
外电阻R上的电压也称外电压：U外=IR
(除电源外其余电路的总电压，也就是电源两端的电压)
欧姆定律的另一种表达形式：
E=
U外+U内=
IR+
Ir
=U外+Ir
思考:正常工作的电源两端的电压与电源的电动势有何区别？何时相等？何时不等？二者有何关系？
例题：如图所示的电路中，电源的电动势为1.5V，内阻为0.12Ω，外电路的电阻为1.38
Ω，求电路中的电流、路端电压和电源内电压。
E.r
R
解：已知E=1.5V，R=1.38
Ω，
r
=0.12
Ω
由闭合电路欧姆定律可求出电流I
路端电压为U外
=IR=1.38V
内电压为U内=Ir=0.12V
注意：当r≠0时
,U外练习：电源电动势为E=4.0V，内电阻为r=1.0
Ω，电阻R1=4.0
Ω，电阻R2=6.0
Ω。(1)当电键S断开时，电路总电流和路端电压分别是多大？(2)当电键闭合时，电路总电流和路端电压又分别是多大？
R2
R1
E.r
(1)
I
=
0.8A
U=3.2V
(2)
I=1.18A
U=2.8V
思考：外电阻的变化总能引起哪些量发生变化？
外电阻的变化引起总电流和路端电压发生变化
练习1.理想电压表与滑动变阻器、开关、电源组成闭合电路,如图所示。
复习巩固
R
E.r
V
S
(1)当开关S闭合时，电压表测量的是电源电动势？内电压？路端电压？
(2)当开关S打开时，电压表测量的是电源电动势？内电压？路端电压？
练习2.如图所示的电路中，电源是用4节电池连成的串联电池组，每节电池的电动势为1.5V，内阻为1Ω，R1=8
Ω，R2=8
Ω，R3=4
Ω，路端电压是多大？
(提示：串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和，串联电池组的内阻等于各个电池的内阻之和)
R
E.r
等
效
每个电阻上的电流是多大？
R2
R1
R3
新课教学
——
方案1(边讨论边实验)
问题1：你知道这个电池的电动势多大？如何测量这个电池的电动势和内电阻？说出测量原理和需要的器材、设计的电路，实验步骤和需要测量哪些物理量。
创设情境：将几节干电池串联起来，用纸包
住。
学生分组讨论，各小组汇报交流
第一种方法：
原理：E=I(R+r)
由此可知需要测量两组对应的电流和电阻即可。
器材：一个电流表和两个定值电阻(或电阻箱)
R1
E.r
A
R2
S2
S1
R
E.r
A
学生实验：
用一个电流表和两个定值电阻(或电阻箱)测量电源电动势和内电阻。
第二种方法：
原理：
由此可知需要测量两组对应的电压和电阻即可。
器材：一个电压表和两个定值电阻(或电阻箱)
R1
E.r
V
R2
S2
S1
R
E.r
V
学生实验：
用一个电压表和两个定值电阻(或电阻箱)测量电源电动势和内电阻。
第三种方法：
原理：
E=I(R+r)
=
U
+
Ir
由此可知需要测量两组对应的电流和电压即可。
器材：一个电流表和一个电压表（伏安法）
R
E.r
A
V
R
E.r
A
V
电路：
学生实验：
用伏安法测量电源电动势和内电阻。
要求：
多测量几次实验数据(5-6次)
讨论：采用哪个电路比较合适？为什么？
讨论：
测出了多组U-I
数据，电压随电流的增大怎样变化?为什么？
测出了多组U-I
数据，应该如何处理数据?
新课教学
——
方案2(先理论后实验)
问题1：在如图所示的电路中，若电阻R增大，路端电压U怎样变化？
R
E.r
有三种结论及分析方法，你认为是否正确，说说为什么？
(1)电阻R增大，由U=IR可知R增大，路端电压U增大。
(2)电阻R增大，由I=E/(R+r)可知R增大，I减小，又由U=IR可知I减小，路端电压U减小。
(3)电阻R增大，由I=E/(R+r)可知R增大，I减小，又由U=IR可知I减小，但R增大，所以结果不定。
思考：如何讨论路端电压U虽电阻R的变化而变化呢？
U=IR中I与R都变化，不好讨论，需要用一个量代替另一个量。
(1)因为
又因为
所以：R增大,I减小,U增大
反之，R减小,I增大,U减小
R
E.r
(2)因为
所以：R增大，U增大
反之，R减小，U减小
讨论：
当R=
时,电压U等于多少?电路处于什么状态?当R＝0
时,电压U等于多大?电路处于什么状态?
思考：如果要作出U—I关系图线，是一条什么样的图线？
1.是一条过原点的直线吗?为什么?
2.图中交点a对应什么电路状态?
3.图中交点b对应什么电路状态?
能求电源电动势和内电阻吗？分别等于多少？
U/V
I/A
O
b
0.5
1.0
1.5
2.0
a
1
1.5
2
2.5
3
0.5
注意：有时纵坐标不从0开始标注，图中的a、b两点的意义有什么样的变化？
电源电动势和内电阻分别是多大？
U/V
I/A
0
b
0.5
1.0
1.5
2.0
a
2
2.5
3
3.5
4
4.5
注意：有时横坐标不从0开始标注，图中的a、b两点的意义又有什么样的变化？
电源电动势和内电阻分别是多大？
U/V
I/A
O
b
0.7
0.8
0.9
1.0
a
1
1.5
2
2.5
3
0.5
问题2：如何测量一个电源的电动势E和内电阻r？测量原理是什么？采用什么样的电路？怎样进行数据的处理？
R
E.r
A
V
思考：为什么安培表采用内接法？
思考：还有别的方法测量电源电动势和内电阻吗？测量原理是什么？采用什么样的电路？怎样进行数据的处理？
提示1.用一个电流表和一个电阻箱
(或两个定值电阻)可以吗？如何测量？
R1
E.r
A
R2
S2
S1
R
E.r
A
R1
E.r
V
R2
S2
S1
提示2.用一个电压表和一个电阻箱
(或两个定值电阻)可以吗？如何测量？
R
E.r
V
学生实验：测量电源电动势和内阻
要求：
1、用伏安法测E、r
，写出实验原理，画出实验电路，按照实验电路进行电路连接，写出实验过程，采集实验数据，进行实验数据处理，得出结论(完成实验报告)。
2、再选择另一种方法测电源电动势和内阻。
问题1、如图，当滑动变阻器滑动端向右移动时，各灯的亮度如何变化？为什么？
思考：可变电阻上的电压、电流如何变化？
A
B
R
S
E
r
问题2：如图所示的电路中，闭合电键S，当滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都要发生变化，变化情况如何？
R1
E
r
R2
V1
A
P
S
V2
V3
分析方法1——逐个分析法
1.由变化的电阻开始，分析总电阻的变化情况
2.由总电阻变化情况，分析总电流的变化情况
3.由总电流变化情况，分析路端电压的变化情况
4.分析已知电阻电流电压变化情况
5.最后分析变化电阻支路的电流变化和电压变化情况
首先画出等效电路，再进行电路分析
练习1：如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片C向上滑动时，电压表V和电流表A的示数将怎样变化？
R1
E
r
R2
V
A
R
C
R1
E
r
R2
V
A
R
C
等效
练习2、如图所示的电路中，不考虑电表内阻的影响，由于某一个电阻断路，使电压表和电流表示数都增大，这个断路的电阻可能是(
)
A、R1
B、R2
C、R3
D、R4
R3
E
r
R2
V
A
R4
R1
AD