(讲义)第2章 6.电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

6．电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律 学习任务 1．理解电源的电动势及内阻的含义，了解内电路、外电路，知道电动势与内、外电压的关系。 2．掌握闭合电路欧姆定律并会进行有关计算，会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，培养逻辑思维能力。 3．探究路端电压与负载的关系。 4．认识电源对社会发展的作用。 一、电源的电动势和内阻 1．电源及内外电路 (1)能提供电能的装置称为电源。 (2)外电路：电源外部的电路叫外电路，外电路两端的电压称为路端电压。 (3)内电路：电源内部的电路叫内电路。 2．电动势 (1)电动势：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q的比。 (2)定义式：E＝。单位：伏特(V)。 (3)物理意义：反映电源内非静电力做功本领的物理量。 3．内阻 电源内部电路的电阻称为电源的内电阻，简称内阻。 二、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的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．路端电压与负载的关系 (1)路端电压的表达式：U＝E－Ir。 (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＝可知电流I减小，路端电压U＝E－Ir增大。 ②当外电阻R减小时，由I＝可知电流I增大，路端电压U＝E－Ir减小。 ③两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为0，U＝E，即断路时的路端电压等于电源电动势；当电源短路时，外电阻R＝0，此时短路电流I0＝。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电动势越大，闭合电路的电流就越大。 (×) (2)电源的内阻越大，闭合电路的电流就越小。 (×) (3)电源一定时，负载电阻越大，电流越小。 (√) (4)电源发生短路时，电流为无穷大。 (×) 2．电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，因此(　　) A．电动势是一种非静电力 B．电动势越大，表明电源储存的电能越多 C．电动势的大小是非静电力做功能力的反映 D．电动势就是闭合电路中电源两端的电压 C　[电动势是反映电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能本领的物理量，电动势越大说明这种转化本领越强，但不能说明储存的电能越多，故选项A、B错误，C正确；闭合电路中电源两端电压大小等于外电压大小，故选项D错误。] 3．一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV，短路电流为40 mA。若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是(　　) A．0.10 V　　　　　　　 B．0.20 V C．0.30 V D．0.40 V D　[电源电动势为0.8 V，根据I短＝，解得r＝＝20 Ω，所以U＝E＝0.4 V，D正确。] 日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5 V”字样，有的标有“3.7 V”字样。 标有“1.5 V”干电池　　标有“3.7 V”手机电池 (1)如果把5 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把2 C的正电荷从3.7 V的手机电池的负极移到正极呢？ (2)是不是非静电力做功越多，电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大？如何描述电源把其他形式的能转化为电能的本领？ 提示：1．电势能增加了7.5 J，非静电力做功7.5 J；电势能增加了7.4 J，非静电力做功7.4 J。 2．不是，可以用非静电力做的功与移动的电荷量的比值来反映非静电力做功的本领。 考点1　对电动势的理解 1．概念理解 (1)电源的种类不同，电源提供的非静电力性质不同，一般有化学力、磁场力(洛伦兹力)、涡旋电场力等。 (2)不同电源把其他形式的能转化为电能的本领是不同的。电动势在数值上等于非静电力将1 C正电荷在电源内从负极搬运到正极所做的功，也就是1 C的正电荷所增加的电势能。 (3)电动势是标量，电源内部电流的方向，由电源负极指向正极。 (4)公式E＝是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的。电动势不同，表示将其他形式的能转化为电能的本领不同，例如，蓄电池的电动势为2 V，表明在蓄电池内移送1 C的电荷时，可以将2 J的化学能转化为电能。 2．电动势与电压的对比 物理量 电动势E 电压U 物理意义 非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领，表征电源的性质 表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领，表征电场的性质 定义式 E＝，W为非静电力做的功 U＝，W为电场力做的功 单位 伏特(V) 伏特(V) 联系 电动势等于电源未接入电路时两极间的电压 3．电源的连接 (1)n个完全相同的电源串联：电源的总电动势E总＝n