第13期 电源电动势和内阻 闭合电路的欧姆定律 实验：测量电池电动势和内阻-【数理报】新教材2023-2024学年高二物理必修第三册同步学案（教科版2019）

书 §２．６电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律 预习题纲 １．理解电源的电动势及内阻的含义； ２．了解内电路、外电路，知道电动势与内、外电压的 关系． 课本预习 电源　电动势和内电阻 １．能提供 的装置称为电源． ２．电源正、负极以外的部分，包括导线、 及 开关在内，称为 ，外电路两端的电压称为 ． ３． 的电路叫内电路．外电路与内 电路合起来称为 ． ４．电动势 （１）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 的比称为电 源的电动势． （２）定义式：Ｅ＝ Ｗ非 ｑ．单位：伏特（Ｖ）． ５．电源 的电阻称为电源的内电阻，简称内阻． 闭合电路欧姆定律 １．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 成正比，跟 成反比． ２．表达式：Ｉ＝ ＥＲ＋ｒ． ３．路端电压与负载的关系 （１）路端电压的表达式：Ｕ＝ ． （２）路端电压随外电阻的变化规律 ①当外电阻 Ｒ增大时，由 Ｉ＝ ＥＲ＋ｒ可知电流 Ｉ ，路端电压Ｕ＝Ｅ－Ｉｒ ． ②当外电阻 Ｒ减小时，由 Ｉ＝ ＥＲ＋ｒ可知电流 Ｉ ，路端电压Ｕ＝Ｅ－Ｉｒ ． ③两种特殊情况：当外电路断开时，电流Ｉ＝０，Ｕ＝ Ｅ，即断路时的路端电压等于 ； 当电源短路时，外电阻Ｒ＝０，此时短路电流Ｉ０ ＝ Ｅ ｒ． 问题思考 问题：如图 １为闭合电路的组成（纯电阻电 路）． （１）在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何 变化？ （２）若电源电动势为Ｅ，电路中的电流为Ｉ，在ｔ时间 内电源非静电力做功多少？内外电路中产生的焦耳热分 别为多少？它们之间有怎样的关系？ （３）闭合电路的电流Ｉ与电动势Ｅ、外电阻Ｒ和内电 阻ｒ的关系怎样？ 思考提示 （１）在外电路，沿电流方向电势降低；在内电路，沿 电流方向电势升高． （２）ＥＩｔ、Ｉ２ｒｔ、Ｉ２Ｒｔ、ＥＩｔ＝Ｉ２ｒｔ＋Ｉ２Ｒｔ． （３）Ｅ＝ＩＲ＋Ｉｒ或Ｉ＝ ＥＲ＋ｒ． §２．７实验：测量电池的电动势和内阻 预习题纲 １．了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和 实验方法； ２．学习用图像法处理实验数据． 课本预习 实验设计 实验电路如图２所示，根据闭 合电路的欧姆定律，改变 Ｒ的阻 值，测出两组 Ｕ、Ｉ的值，根据闭合 电路的欧姆定律可列出两个方程： Ｅ＝Ｕ１＋Ｉ１ｒ Ｅ＝Ｕ２＋Ｉ２ { ｒ （下转第２版） 书 闭合电路中外电路的结构或某一电阻发生变化时， 电路各部分的电压、电流一般都相应地发生变化．根据 外电路的变化，确定闭合电路各部分电压、电流的变化， 称为闭合电路动态分析． １．动态分析特点 断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增 大或减小导致电路电压、电流、功率等的变化． ２．电路动态分析的方法 （１）程序法 电路结构的变化→Ｒ的变化→Ｒ总 的变化→Ｉ总 的 变化→Ｕ端 的变化． （２）极限法 对于因滑动变阻器的滑片滑动引起电路变化的问 题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论． 此时要注意是否出现极值情况，即变化是否是单调变 化． （３）特殊值法 对于某些电路问题，可以代入特殊值进行判定，从 而得出结论． （４）“串反并同”结论法 ①所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间 接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反 之则增大． ②所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间 接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反 之则减小． 例１．如图１所示的电路中， 电源内阻不可忽略．开关 Ｓ闭合 后，在滑动变阻器 Ｒ０的滑动端 向上滑动的过程中，下列说法正 确的是 （　　） Ａ．电压表与电流表的示数 都增大 Ｂ．电压表与电流表的示数都减小 Ｃ．电压表的示数增大，电流表的示数减小 Ｄ．电压表的示数减小，电流表的示数增大 解析：开关闭合后，滑动变阻器Ｒ０的滑动端向上滑 动，滑动变阻器接入电路的电阻增大，则外电路总电阻 增大，干路电流减小，路端电压增大，Ｒ１两端电压减小， Ｒ２和Ｒ０两端电压增大，通过Ｒ２的电流增大，通过Ｒ０的 电流减小，即电压表示数增大，电流表示数减小，故Ｃ正 确． 答案：Ｃ 名师点拨：电路动态分析的一般步骤： （１）明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻 的变化． （２）根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻 Ｒ外总 如何变化． （３）根据闭合电路欧姆定律Ｉ总 ＝ Ｅ Ｒ外总 ＋ｒ ，确定电 路的总电流如何变化． （４）由Ｕ内 ＝Ｉ总 ｒ确定电源的内电压如何变化． （５）由Ｕ＝Ｅ－Ｕ内 确定路端电压如何变化． （６）确定支路两端的电压及通过各支路的电流如 何变化． 例２．一火警报警器的电 路示意图如图 ２所示，其中 Ｒ２、Ｒ３为半导体热敏材料制成 的传感器，这种半导体热敏材 料的电阻率随温度的升高而 减小，电流表为值班室的显示器，电源两极之间接一个 报警器，下列说