12.2.1 闭合电路欧姆定律 课件 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第十二章 电能 能量守恒定律 第2节 闭合电路的欧姆定律-1 进一步认识电源 之前学过，电源是一种类似于抽水机的装置。 抽水机：能把水从低处搬运到高处，使水的重力势能增加，搬运过程中，其它形式的能转化为水的重力势能。 电 源：能把自由电子从电源正极搬运到电源负极（也可理解为将正电荷从电源负极搬运到电源正极），使电荷的电势能增加。 在电源内部，有从正极指向负极的电场，正电荷所受的静电力阻碍其向正极移动。为了使正电荷向正极移动，电源就提供了一种与静电力方向相反的力，使正电荷能够向正极移动，我们把电源提供的这种力叫作非静电力。 进一步认识电源 从能量转化的角度看，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。 化学电池中的非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能； 发电机中的非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能…… 思考：电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电势能的装置，不同类型的电源，其转化本领是不同的，该如何比较电源非静电力做功本领呢？ 提示：可以用“使单位质量的水所增加的重力势能”反映抽水机抽水的本领。 可以用“使单位正电荷所增加的电势能”反映电源非静电力做功的本领。 物理学中，将“电源非静电力做功的本领”用电动势（E）表示。 一、电动势 1. 物理量意义：反映了电源把其他形式的能转化为电势能的本领。 2. 定义：非静电力极所做的功与所移动的电荷量之比，叫电源的电动势。 3. 表达式： 4. 单位：伏特，符号“V”。 5.决定因素：电动势是电源的属性，大小完全由电源的非静电力特性决定，与电源的体积和外电路的组成及变化无关。 W：非静电力做的功 q ：被移送的电荷量 电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功. 【例1】（多选）关于电动势下列说法中正确的是 ( AC ) A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加 B．对于给定电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大 C．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送单位电荷量做功越多 D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多 二、闭合电路的组成 用电器和导线组成外电路 电源内部是内电路 通常在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。 电源内部的电路可以等效为一个没有电阻的理想电源与电阻的串联。 外电路与内电路是串联关系 外电路中：正电荷在静电力的作用下由正极流向负极。这个过程中，静电力做正功，电势能减少，电势能转化为其他形式能量。（实质是自由电子从负极移动到正极，为了便于理解，按正电荷的移动进行讨论） 内电路中：正电荷在非静电力的作用下由负极流向正极。这个过程中，克服静电力做功，电势能增加，其他形式能转化为电势能。(非静电力做正功) 三、闭合电路的欧姆定律 S E，r R I 在时间t内，电源内部非静电力做的功为 W非=Eq=EIt 在时间t内，外电路消耗的能量为 W外=U外 It （若外电路为纯电阻，也可表示为 W外= I² Rt） 在时间t内，内电路消耗的能量为 W内= I² r t） 根据能量守恒有 W非=W外+W内 即 EIt= U外 It + I² r t 或 EIt= I² Rt + I² r t 化简得 E= U外 + Ir 或 E= IR + Ir （I r 为内点路电压 ，即U 外 = I r ） 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 3.适用条件：电流表达式适用于外电路是纯电阻的电路. 电压表达式适用于任何电路 三、闭合电路的欧姆定律 4.说明：①U外=IR 是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压。 ②U内=Ir 是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压。 电路中电势降落关系 三、闭合电路的欧姆定律 闭合电路欧姆定律的另一种表达方式 电源的电动势等于内、外电路电势降落之和 【例2】如图所示，R1＝20.0 Ω，R2＝10.0 Ω，当开关S扳到位置1时，电流表的示数为I1＝0.20 A；当开关S扳到位置2时，电流表的示数为I2＝0.30 A，求电源的电动势和内电阻。 解析：设电源的电动势为E，内阻为r，当开关S分别扳到1、2两个位置时，根据闭合电路欧姆定律列出方程 E＝I1R1＋I1r　① E＝I2R2＋I2r　② 代入数据解得E＝6 V，r＝10 Ω。 练习、如图所示的电路中，当 S 闭