第十二章 电能 能量守恒定律 2 闭合电路的欧姆定律-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册创新导学案word（人教版2019）

2.闭合电路的欧姆定律 1．理解电源中的能量转化过程，理解电动势的概念和物理意义。2.了解内电路、外电路，知道电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。3.掌握闭合电路的欧姆定律并会进行有关计算，了解欧姆表及其原理。4.会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的关系。 一　电动势 1．电路的组成：由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。 2．非静电力：在电源内部使正电荷向正极移动的与静电力方向相反的力。电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 3．电动势 (1)定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。 (2)定义式：E＝。 (3)单位：伏特(V)。 (4)决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关。对于常用的干电池来说，电动势跟电池的体积无关。 二　闭合电路欧姆定律及其能量分析 1．部分电路欧姆定律：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比，即I＝。 2．在外电路中，沿电流方向电势降低。 3．内电阻：电源内部的电阻，即内电路的电阻，简称内阻。 4．能量分析：非静电力做的功等于内、外电路中电能转化为其他形式能的总和。 5．闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路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＝。 (3)变形公式：E＝U外＋U内，即电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。 三　路端电压与负载的关系 1．负载和路端电压 (1)负载：外电路中的用电器。 (2)路端电压：外电路的电势降落。 2．路端电压与电流的关系：U＝E－Ir。 3．路端电压随外电阻的变化规律 (1)当外电阻R减小时，电流I增大，路端电压U减小。 (2)两种特殊情况 ①断路：断路时的路端电压等于电源的电动势。 ②电源短路：当电源两端短路时，电流I＝。 1．判一判 (1)电动势就是电源两极间的电压。(　　) (2)电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。(　　) (3)电动势公式E＝中的W与电压U＝中的W是一样的，都是静电力做的功。(　　) (4)电源的电动势大说明其把其他形式的能转化为电能的本领大。(　　) (5)外电路的电阻越大，路端电压就越大。(　　) (6)闭合电路中的短路电流无限大。(　　) (7)电源断路时，电流为零，所以路端电压也为零。(　　) (8)外电阻变化可以引起内电压的变化，从而引起内电阻的变化。(　　) 提示：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)×　(8)× 2．想一想 (1)对于不同型号的干电池，其电动势一般都为1.5 V，这说明了什么？ 提示：说明对于不同型号的干电池，在电池内非静电力把1 C的正电荷从干电池的负极移到正极所做的功都是1.5 J。 (2)在实验课上，小明同学用电压表测得1节新干电池的电动势约为1.5 V，1节旧干电池的电动势约为1.45 V，现在他把这样的两节旧电池串联后接在一个标有“3 V　2 W”的小灯泡两端，结果发现小灯泡不发光，检查电路的连接，各处均无故障。电池虽然旧了，但电动势并没有减小多少，那么小灯泡为什么不亮呢？ 提示：电池变旧后，电动势并不明显减小，但内阻明显变大，因而使电路中的电流很小，小灯泡不发光。 探究1　非静电力和电动势 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：如图甲所示，若在A、B两个导体之间连接一根导线H，会形成什么样的电流？ 提示：在静电力的作用下，正电荷由电源正极沿导线H流向负极。如果电路中只存在静电力的作用，电源正极的正电荷与负极的负电荷很快就会中和，电路中不能维持稳定的电流，只会形成一个瞬时电流。 活动2：电流和水流很相似，如图乙所示，水流为什么源源不断？ 提示：如果没有水泵，水流会很快停止。水泵提供外力克服水的重力不断把水提到高处，使水位保持一定的高度差，维持水的持续流动。 活动3：类比于水泵的作用，给图甲的A、B间加一个电源，如图丙，试分析电源有什么作用？ 提示：电源提供“非静电力”克服电源内部从正极指向负极的静电力，不断把正电荷从负极搬运到电势较高的正极，维持正、负极的电势差，从而使电路中有持续电流。 活动4：类比于乙图水泵和水路的能量转化，试猜想丙图中电源的外部(外电路)和内部(内电路)能量的转化有什么不同？ 提示：乙图中：水泵由外界提供能量，转化为水的重力势能，从而使水持续流动，水流向低处流动通过水轮机做功，水的重力势能转化为其他形式的能。丙图中：电源由“非静电力”提供能量(如电池中的化学能、发电机中的机械能)，转化为电荷的电势能，从而维持电流的持续流动，电流向电势低处流动通过电路中的用电器做功，电势能转化为其他形式的能。 活动5：每台水泵能把水提高的高度都不同，即做功