12.2闭合电路的欧姆定律 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

12.2闭合电路的欧姆定律 一.闭合电路 （一）闭合电路的结构： 1.外电路： 电源外部的电路 由用电器、开关和导线构成。 2.内电路： 电源内部的电路。 内电阻r： 电源内部的电阻。 内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。我们可以将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联。 电源中非静电力做功，把正电荷从电源负极搬回到正极，在克服内部电场力做功，使电荷的电势能增加。 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。 （二）电源的作用： 化学电池 电势能 化学能 非静电力 化学作用 发电机 电势能 机械能 非静电力 电磁作用 不同的电源把其他形式的能转化为电势能的本领是不同的，如何描述电源将其它形式能量转化为电能的本领呢？ 1.概念：描述电源通过非静电力做功将其它能转化为电能的本领的 物理量。 2.大小：非静电力把1C正电荷从电源负极移动到正极所做的功。 3.定义式： 4.单位：V（与电势、电势差单位相同） 5.电动势由非静电力的特性决定，跟电源体积无关，也跟外电路无关。 （三）电动势： 但不能说由W和q决定。 ＋ － 电源内部 电势能 其他能 非静电力做功 静电力做功 电动势与电压的区别 用电器 1. 外电路：电流从高电势流向低电势，即沿着电流方向电势降低（降落）。 2.内电路： ①沿着电流方向，从负极到正极，存在电势“跃升”E。 ②因为电源有内阻，沿电流方向电势降低Ir。 （四）闭合电路中的电势变化： r E s R E＝U外＋Ir 外部总的电势降落，路端电压 内电路电势降落，内电压 补充：电池的容量 电池的容量就是电池放电时输出的总电荷量，通常以安培小时（A·h）或毫安小时（mA·h）为单位。 1A·h=1A·3600s=3600C 电池的容量与放电状态有关，同样的电池，小电流、间断放电要比大电流、连续放电时容量大。 1.在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？ Q外=I2Rt （纯电阻） 2.当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？ Q内=I2rt 3.电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功？ W非=Eq=EIt 4.若外电路是纯电阻电路，根据能量守恒定律，以上各能量之间有什么关系？ 结合前一节内容，请思考： W非= Q外+Q内 二.闭合电路的欧姆定律 这个结论称为：闭合电路的欧姆定律 如果外电路是纯电阻电路 W非= Q外+Q内 （一）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. E＝U外＋Ir （二）表达式: （三）变形式: 2. E＝U外＋U内 1. E＝IR＋Ir 6. U外＝E－Ir （只适用于外电路为纯电阻的闭合回路） （既适用于外电路为纯电阻电路也适用于非纯电阻电路） （只适用于外电路为纯电阻的闭合回路） 是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压. 是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压. 注：对非纯电阻电路，路端电压U外IR （四）路端电压与负载关系 U外＝E－Ir= E － r 1.路端电压：外电路两端的电压，也就是闭合电路电源两极的电压。 2.电源接入电路时：正常工作时，由于内电压的存在，U外＜E，即电源两极的电压小于电源电动势。 3.外部电路断开：当RU端=E。 电源没有接入电路时，电源两极的电压等于电源电动势。 4.外部电路短路：当RU端=0。 此时由于内阻r很小，电流很大，容易烧坏电源。 负载：用电器，这里指纯电阻 （五）路端电压与电流关系图像 U外＝E－Ir 2.横截距表示电源的短路电流 3.图象斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害。 1.纵截距表示电源的电动势E。 U I O E I短 断路 短路 P=UI (I，U) 4.某点横纵坐标乘积等于外部电路消耗的电功率，也是路端电压为U时，电源的输出功率。 三.闭合电路的功率关系 （一） 电源的总功率: P总＝EI （三） 电源的输出功率： （二） 电源内阻的功率: P内＝I2r 1. P出＝UI = EI-I2r ①当I＝ 时 , Pm＝ ②当I < 时, I ↑ 时 P出 ↑ ③当I > 时, I ↑ 时 P出 ↓ 任何电路都适用 ①当R＝r 时, Pm＝ ②当R < r 时, R ↑ 时 P出 ↑ ③当R > r 时, R ↑ 时 P出 ↓ ④当P出<Pm时，R1R2＝r2 2. P出＝ I2R 纯电阻电路 η = ×100%= ×100%= ×100% （四）电源的效率： 在纯电阻电路中 η = ×100% ×100% 必 备 知 识 （一）闭合电路欧姆