第二章 6 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律-【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（教科版2019）

6．电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律 1．理解电源中的能量转化过程，了解内电路、外电路，知道路端电压的概念。2.了解电源中的非静电力，理解电动势的概念及物理意义，知道电源有内阻。3.掌握闭合电路欧姆定律并会进行有关计算。4.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系。 一　电源　电动势和内电阻 1．电源 (1)定义：把所有能提供电能的装置称为电源。 (2)能量转化：将其他形式的能转化为电能的装置。 2．电路组成：电源的正、负极以外的部分，包括导线、用电器及开关在内，称为外电路，外电路两端的电压，即电源两极间的电压，称为路端电压；而电源内部称为内电路，合起来称为闭合电路，也称全电路。 3．电动势 (1)定义：非静电力在电源内部将正电荷从电源负极移到正极所做的功W非与电荷量q的比。 (2)定义式：E＝。 (3)单位：国际单位制单位是伏特，简称伏，符号为V。 (4)决定因素：由电源本身的性质决定，与电荷量无关。 (5)物理意义：电动势是表征电源内非静电力做功本领的物理量，它在数值上等于电源把单位正电荷经电源内部从负极移到正极的过程中非静电力所做的功。 4．内电阻：在闭合电路的内电路部分，即电源内部也存在电阻，我们称为内电阻，简称内阻。 二　闭合电路欧姆定律 1．路端电压和电动势的关系 (1)表达式：U＝E－Ir。 (2)适用条件：任何电路。 2．闭合电路欧姆定律 (1)内容：在外电路只接有电阻元件的情况下，通过闭合电路的电流大小跟电源的电动势成正比，跟内外电阻之和成反比。 (2)表达式：I＝。 (3)适用条件：外电路只接有电阻元件。 3．路端电压与负载的关系 (1)当外电阻R增大时，电路中电流I减小，因而内电路的电势降落Ir减小，则路端电压U增大。 (2)当外电路断开时，电流I＝0，路端电压U的数值最大，其最大值Um＝E。这就是说，断路时的路端电压等于电源的电动势。 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　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，把小灯泡L与充电后的电容器连接起来，闭合开关，会形成什么样的电流？ 提示：在静电力的作用下，正电荷由导体A经过灯泡流向导体B，两导体上的电荷很快就会中和，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：将图甲的电容器换成一个电池，如图丙，灯泡中就能形成持续的电流而发光。类比水泵的作用，试分析电池有什么作用？ 提示：电池通过化学反应，不断把正电荷从负极搬运到电势较高的正极，维持正、负极间恒定的电势差，从而使电路中有持续电流，灯泡得以持续发光。 活动4：我们把所有能提供电能装置(如电池、发电机)称为电源。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