12.2 闭合电路的欧姆定律-2021-2022学年高二物理精讲精练（新人教版必修第三册）

12.2 牛闭合电路的欧姆定律 考点精讲 考点1：对电动势的理解 1．概念理解 （1）电源的种类不同，电源提供的非静电力性质不同，一般有化学力、磁场力(洛伦兹力)、涡旋电场力等。 （2）不同电源把其他形式的能转化为电能的本领是不同的。电动势在数值上等于非静电力将1 C正电荷在电源内从负极搬运到正极所做的功，也就是1 C的正电荷所增加的电势能。 （3）电动势是标量，电源内部电流的方向，由电源负极指向正极。 （4）公式E＝是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的。电动势不同，表示将其他形式的能转化为电能的本领不同，例如，蓄电池的电动势为2 V，表明在蓄电池内移送1 C的电荷时，可以将2 J的化学能转化为电能。 2．电动势与电压的对比 物理量 电动势E 电压U 物理意义 非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领，表征电源的性质 表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领，表征电场的性质 定义式 E＝，W为非静电力做的功 U＝，W为电场力做的功 单位 伏特(V) 伏特(V) 联系 电动势等于电源未接入电路时两极间的电压 3.电源的连接 （1）n个完全相同的电源串联：电源的总电动势E总＝nE，电源的总内阻r总＝nr。 （2）n个完全相同的电源并联：电源的总电动势E总＝E，电源的总内阻r总＝。 【例1】　铅蓄电池的电动势为2 V，一节干电池的电动势为1.5 V，将铅蓄电池和干电池分别接入电路，两个电路中的电流分别为0.1 A和0.2 A。试求两个电路都工作20 s时间，电源所消耗的化学能分别为多少？哪一个把化学能转化为电能的本领更大？ 【解析】　对铅蓄电池电路，20 s内通过的电荷量 q1＝I1t＝2 C 对干电池电路，20 s内通过的电荷量 q2＝I2t＝4 C 由电动势定义式E＝得，电源消耗的化学能分别为 W1＝q1E1＝4 J， W2＝q2E2＝6 J， 因E1>E2，故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领大。 【技巧与方法】 1 电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，即非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，则电动势越大。 2 公式E＝中W为非静电力做的功，而E的大小与W、q无关。 3 电源电动势的大小是由电源本身性质决定的，不同种类的电源电动势的大小不同。 【针对训练】 1．(多选)如图所示为一块手机电池的背面印有的一些信息，下列说法正确的是(　　) A．该电池的容量为500 mA·h，表示电池储存能量的多少，mA·h为能量单位 B．该电池的电动势为3.6 V C．该电池在工作1小时后达到的电流为500 mA D．若电池以10 mA的电流工作，可用50小时 【解析】BD　电池上的3.6 V表示电池的电动势，500 mA·h表示电池的容量，可以由电池容量计算电池在一定放电电流下使用的时间，由500 mA·h＝t×10 mA得，t＝50 h。电池的容量表示电池工作时能移动的电荷量的多少，mA·h是电荷量单位，故A、C错误，B、D正确。 考点2：对闭合电路欧姆定律的理解 1．闭合电路的欧姆定律 （1）原始表达式：I＝。 （2）常用变形公式：E＝IR＋Ir，E＝U外＋U内，U外＝E－Ir。 （3）适用范围 I＝适用于外电路为纯电阻的闭合电路；U外＝E－Ir既适用于外电路为纯电阻的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路。 2．路端电压与负载的关系 （1）公式(对纯电阻电路)：U外＝IR＝E－Ir＝E－r。 ①当外电路断开时，R→∞，U内＝0，U外＝E，此为直接测量电源电动势的依据。 ②当外电路短路时，R＝0，I＝(称为短路电流)，U外＝0。由于r很小，电路中电流很大，容易烧坏电源，这是严禁把电源两极不经负载直接相接的原因。 （2）路端电压U外与外电阻R之间的关系 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(↑表示增大，↓表示减小)。 外电阻变化情况 R↑ R→∞ R↓ R→0 电流I＝ I↓ I→0 I↑ I→ 内电压U′＝Ir＝E－IR U′↓ U′→0 U′↑ U′→E 路端电压U外＝IR＝E－Ir U外↑ U外→E U外↓ U外→0 （3）路端电压与电流的关系图像 ①由U外＝E－Ir可知，U外­I图像是一条斜向下的直线，如图所示。 当R减小时，I增大，路端电压减小，当外电路短路时，R等于零，此时电路中的电流最大，I0＝，路端电压等于零。 ②纵轴的截距等于电源的电动势E；横轴的截距等于外电路短路时的电流，即I0＝。 ③直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即r＝＝，越大，表明电源的内阻越大。 ④图线中某点横、纵坐标的乘积UI为电源的输出功率，即图中矩形的面积表示