第02章 第03节 研究闭合电路-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（粤教版选修3-1）

[目标定位]　1.了解电源电动势的基本含义，了解内电路、外电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和.2.掌握闭合电路欧姆定律的内容，理解各物理量及公式的物理意义.3.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系． 一、电动势 1．定义：电动势在数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压．通常用E来表示． 2．单位：伏特，符号V．[来源:学科网] 3．电源的作用：维持电路两端始终有一定的电势差，使电路中保持持续的电流． 例1　(多选)关于电动势E的说法中正确的是(　　) A．电动势E等于电源接入电路后两极间的电势差 B．电动势E是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关 C．电动势E表征电源把其他形式的能转化为电势能的特性 D．电动势E的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同 解析　电动势E表征电源将其他形式的能转化为电势能的特性，电动势的大小等于电源没有接入电路时，两极间的电势差，故A错误，B、C正确；电动势和电压尽管单位相同，但本质上是不相同的，故D错误． 答案　BC 总结提升 电源实质上是把其他形式的能转化为电势能的装置．不同种类的电源，把电能转化为其他形式能的本领不同，电动势也不同． 二、闭合电路的欧姆定律 1. 内、外电路：电源内部的电路叫做内电路；电源外部的电路叫做外电路．外电路的电阻称为外电阻，内电路上的电阻即电源的电阻称为内电阻． 2．特点：外电路中电流由电源电势高的一端流向电势低的一端，沿电流方向电势降低；电源内部电流方向由负极到正极电势升高． 3．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)公式：I＝① 或E＝IR＋Ir② 或E＝U外＋U内．③ (3)适用条件：①、②适用于外电路为纯电阻电路，③适用于一切电路． 例2　在图1所示的电路中，R1＝9 Ω，R2＝5 Ω，当a、b两点间接理想的电流表时，其读数为0.5 A；当a、b两点间接理想的电压表时，其读数为1.8 V．求电源的电动势和内电阻． 图1 解析　当a、b两点间接理想的电流[来源:Zxxk.Com] 表时，R1被短路，回路中的电流I1＝0.5 A，由闭合电路欧姆定律得：E＝I1(R2＋r)[来源:Zxxk.Com] 代入数据得：E＝0.5(5＋r)① 当a、b两点间接理想的电压表时，回路中的电流 I2＝ A＝0.2 A ＝ 由闭合电路欧姆定律得： E＝I2(R2＋R1＋r)，E＝0.2(14＋r)② 联立①②得：E＝3 V，r＝1 Ω 答案　3 V　1 Ω 方法点拨 应用闭合电路的欧姆定律解决问题时，应认清各元件之间的串、并联关系，然后根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压和电流．特别要注意电压表测量哪一部分电压，电流表测量哪个电路的电流． 三、路端电压跟负载的关系 1．路端电压：外电路两端的电压． 2．路端电压的表达式：U＝E－Ir． 3．路端电压随外电阻的变化规律 (1)当外电阻R增大时，电流I减小，路端电压增大． (2)当外电阻R减小时，电流I增大，路端电压减小． (3)两个特例：外电路断开时，R→∞，I＝0，U＝E，据此特点可测电源电动势． 外电路短路时，R＝0，I＝，U＝0，据此特点可以理解不允许将电源两端用导线直接连接的原因． 4．外电压U与电流I的关系 由U＝E－Ir可知，U－I图象是一条斜向下的直线，如图2所示． 图2 (1)图象中U轴截距E表示电源的电动势． (2)I轴截距I0等于短路电流． (3)图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即r＝||． 注意：若纵坐标上的取值不是从零开始，则横坐标截距不表示短路电流，但斜率的绝对值仍然等于内阻． 例3　(多选)如图3所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U－I图象，则下列说法中正确的是(　　) 图3 A．电动势E1＝E2，短路电流I1>I2 B．电动势E1＝E2，内阻r1>r2 C．电动势E1>E2，内阻r1<r2 D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大 解析　由题图可知两电源的U－I图线交纵轴于一点，则说明两电源的电动势相同；交横轴于两不同的点，很容易判断电源1的短路电流大于电源2的短路电流，则A项正确．又由两图线的倾斜程度可知图线2的斜率的绝对值大于图线1的斜率的绝对值，即电源2的内阻大于电源1的内阻，则可知B、C项错误．由图象可判断当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压的变化量大于电源1的路端电压的变化量，可知D项正确． 答案　AD 四、闭合电路的动态分析 例4　在如图4所示的电路中，当滑动变阻器R3的滑动触头P向下滑动时(　　) 图4 A．电压表示数变大，电流表示数变小 B．电压表示数变小，电流表示数变大[来源:Zxxk.Com] C．电压表示数变大，电流表