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

2.7闭合电路的欧姆定律 r E、 s R v 3v 2.5v 内电路 外电路 r E、 s R 一、闭合电路的结构 内电路：电源内部的电路 外电路：电源外由用电器和导线构成的 电路 全电路 说一说： 1.电路中电流的方向 R + + + - - - B C D A E、 r I 内电路：通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向为负极流向正极。 外电路：通过静电力做功使正电荷由正极移到负极，电流方向由正极流向负极。 内电路与外电路中的电流强度相同。 R + + + - - - B C D A E、 r 说一说： 2.电路中电势的变化情况 I 化学反应层 -- ++ E B D A C 内电路：一方面存在电阻，沿电流方向电势降低;另一方面，沿电流方向存在电势“跃迁” 外电路：沿电流方向电势降低。 B D A C 3.电路中能量转化的情况 R + + + - - - B C D A E、 r -- ++ E 说一说： 1.若外电路中的用电器都是纯电阻R，在时间t内,外电路中有多少电能转化为内能? 2.内电路也有电阻r，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少? 3.电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功? 以上各能量之 间有什么关系? E外=I2Rt E内=I2rt W=Eq＝EIt 根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。 W=E外+E内 即：EIt=I2Rt+I2rt 即：E=IR+Ir 二、闭合电路的欧姆定律 表述：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． 公式：E=IR+Ir 即I=E/(R+r) 适用条件：外电路是纯电阻的电路 欧姆 （1787-1854） ？ 1、在如图所示的电路中，电源的电动势为9V，内阻为0.5Ω，外电路的电阻R1为18Ω，求电路中的电流和路端电压.若将电阻换为R2=36Ω，情况如何？ R S E r 课堂训练 2、如图，R1=14Ω,R2=9Ω,当开关处于位置1时,电流表读数I1=0.2A;当开关处于位置2时,电流表读数I2=0.3A.求电源的电动势E和内电阻r. s E、r R1 A R2 1 2 三、路端电压跟负载的关系 E = IR + Ir 路端电压 内电压 电动势 U内 U外 E = + r E s R R I = E R +r I U外=E-Ir U外 R I = E R +r I U外=E-Ir U外 ２.两个特例： （2）外电路短路时 （1）外电路断路时 R A V r E s R→∞,I→0，U外=E R=0,I短=E/r，U外=0 A V r E s R ３.电源的外特性曲线——路端电压U随电流I变化的图象． U I E/r E ①在纵轴上的截距表示电源的电动势 ②在横轴上的截距E/r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． （2）图象的物理意义 （1）U外=E-Ir图像 有两节电池,它们的电动势分别为E1和E2,内电阻分别为r1和r2.将它们分别连成闭合电路,其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示,可以判定( ) AB U I O 1 2 A.图象交点所示状态,两电路的外电阻相等 B.E1>E2,r1>r2 C.图象交点所示状态,两电路的电阻相等 D.E1>E2,r1<r2 1.由于闭合电路中内、外电路的电流相等， 所以由E=U外+U内 电源提供的总功率（电源功率）：P总=EI 电源的输出功率（外电路的总功率）P外=U外I 电源内阻上消耗的热功率P内=U内I=I2R 四、闭合电路中的功率 得IE=IU外+IU内 注：只适用于纯电阻电路 P外 P总 UI EI U E IR I(R+r) R R+r = η= = = = 讨论：电源的输出功率随外电阻R如何变化？ 电源的输出功率 当内外电阻相等时，电源输出功率最大，Pm=E2/4r 电源输出功率随外电阻变化的图线 P出 R r Pm P外= U外I= = I2R= E2R (R+r)2 R +4r E2 (R-r)2 例1.如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表．当电阻箱读数为R1=2Ω时，电压表读数为U1=4V；当电阻箱读数为R2=5Ω时，电压表读数为U2=5V．求： (1)电源的电动势E和内阻r。 (2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值Pm为多少? E=6V , r=1Ω R＝1Ω，P＝9W V E、r s 例2.已知如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的变化范围是0－10Ω。求： ①电源的最大输出功率； ②R1上消耗的最大功率； ③R2上消耗