4.1闭合电路的欧姆定律 课件-2023-2024学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册

第四章 闭合电路欧姆定律与科学用电 第一节 闭合电路欧姆定律 一、闭合电路的构成 外电路: 电源外部的电路(用电器、电键和导线等构成). 用导线把电源、电键、用电器等连成闭合电路. 1.闭合电路的结构： 内电路: 电源内部的电路. 电流流向如何？ 二、电源 及其 电动势 2.在内电路中，电场方向如何？ 自由电荷在什么力作用下发生定向移动？ 电场力对自由电荷做什么功？电势能如何变化？ 1.在外电路中，自由电荷是在什么力作用下定向移动的？ 电场力对自由电荷做什么功？电势能如何变化？ 二、电源 及其 电动势 干电池 发电机 非静电力是化学作用 非静电力是电磁作用 电源内部的非静电力是由什么提供的？ 二、电源 及其 电动势 1.电源：通过非静电力做功把其它形式能转化为电能的装置 2.电动势E（标量） (1)单位：伏（V） (2)意义：表征电源转化电能本领的物理量 (3)测量：外电路断开时，数值上等于电源两极的电压 闭合电路欧姆定律 1.内容： 流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成正比，跟电路中内外电阻之和成反比。 2.表达式： （适用范围：纯电阻电路） 闭合电路欧姆定律 常用的变形式： 注意：闭合电路欧姆定律的常见表达式的适用条件并不相同。 E=U外+U内 E=IR+Ir U外=E-Ir 1.如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12Ω，外电路的电阻为1.38Ω，求电路中的电流和路端电压。 解：由闭合电路欧姆定律得： 路端电压为 U =IR =1×1.38 V =1.38 V 电路中的电流为 路端电压U 随 电流I 变化的U-I图像 ①图线与纵坐标交点表示电路断开情况，交点的纵坐标为电源电动势E. U=E-Ir 可知: U-I 是一次函数 ②图线与横坐标交点表示外电路短路情况，交点横坐标为短路电流I短。（I短=E/r) 注意：若纵轴的原点不在两轴交点时，此结论不成立 ③图线斜率绝对值(tan)表示电源的内电阻r=|△U/△I| 3.图示为某电源的路端电压U随干路电流I的变化图象,由图象可知,该电源的电动势E=　 　V,内阻r=　 　Ω。 3 1/3 路端电压U 随 外电阻R变化 的讨论 2.路端电压U与外电阻R之间的关系： （1）关系推导 1.路端电压U的表达式：U=E-Ir 串 反 并 同 A 电源的三个功率以及关系       电源的输出功率 随外电阻变化 的讨论 输出功率：P出= P总-P内 = IE-I2r = IU外 当外电路为纯电阻电路时： 当R外=r时,P出最大，且最大值为 P出m= E2 4r (R外+r)2 = E2 +4r (R外-r)2 R外 P出=I2R外= E2R外 4.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上消耗的最大功率。 E r R2 R1 ① 2.25W；② 2W；③ 1.5W。 闭合电路的U-I图象 U o I E U0 M（I0,U0） β α b a N I0 Im 1.图中a为闭合电路的U-I图象，b为部分电路(外电阻)的U-I图象 2.两者的交点坐标表示该电阻接入电路时的路端电压与电流. 3.a 的斜率的绝对值表示电源内阻的大小、b的斜率的绝对值表示接入电路中外电阻的的大小 4.图中虚线矩形的面积表示接入该电阻时的输出功率。 当两个斜率相等时（即内、外电阻相等）图中矩形面积最大，即输出功率最大。 $$