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

12.2 闭合电路欧姆定律 1.知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置,知道电动势的定义式。 2.经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程,理解内外电路的能量转化,体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用。 3.理解闭合电路欧姆定律,通过探究路端电压与电流的关系,体会图像法在研究物理问题中的作用。 4.能根据闭合电路欧姆定律解释路端电压与负载的关系。 5.知道欧姆表测量电阻的原理。 知识点一　电动势 1.电源 (1)定义：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 (2)能量转化：在电源内部，非静电力做正功，其他形式的能转化为电势能，在电源外部，静电力做正功，电势能转化为其他形式的能。 2.电动势 (1)物理意义：反映电源非静电力做功的本领的大小。 (2)大小：在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。即E＝。 (3)单位：伏特(V)。 (4)大小的决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路也无关。 (5)常用电池的电动势 干电池 铅蓄电池 锂电池 锌汞电池 1.5 V 2 V 3 V或3.6 V 1.2 V 3.内阻：电源内部导体的电阻。 4.容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：A·h或mA·h。 知识点二　闭合电路欧姆定律及其能量分析 1.闭合电路 (1)闭合电路是指由电源和用电器及导线组成的完整的电路。 (2)内电路：如图所示，电源内部的电路叫内电路，电源的电阻叫内电阻。 (3)外电路：电源外部的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻。 2.闭合电路中的能量转化 如图所示，电路中电流为I，在时间t内，非静电力做的功等于内、外电路中电能转化为其他形式能的总和，即EIt＝I2Rt＋I2rt。 3.闭合电路欧姆定律 (1)内容：在外电路为纯电阻的闭合电路中，电流的大小跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。 (2)表达式：I＝。 (3)适用条件：外电路为纯电阻电路。 4.闭合电路欧姆定律的表达形式 表达式 物理意义 适用条件 I＝ 电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比 纯电阻电路 E＝I(R＋r)　① E＝U外＋Ir　② E＝U外＋U内　③ 电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和 ①式适用于纯电阻电路； ②、③式普遍适用 EIt＝I2Rt＋I2rt④ W＝W外＋W内⑤ 电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和 ④式适用于纯电阻电路； ⑤式普遍适用 知识点三　路端电压与负载的关系 1.路端电压与电流的关系 (1)公式：U＝E－Ir。 (2)U－I图像：如图所示，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻。 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，当R增大到无限大(断路)时，I＝0，U＝E，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势。 (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，当R减小到零(短路)时，I＝，U＝0。 3.电阻的U－I图像与电源的U－I图像的区别 电阻 电源 U－I图像 对某一固定电阻而言，两端电压与通过的电流成正比 对电源进行研究，路端电压随干路电流的变化规律 图像的物理意义 表示导体的性质R＝，R不随U与I的变化而变化 表示电源的性质，图线与纵轴的交点表示电源电动势，图线斜率的绝对值表示电源的内阻 联系 电源的电动势和内阻是不变的，正是由于外电阻R的变化才会引起外电压U外和总电流I的变化 [例题1] 一节干电池的电动势为1.5V，表示该电池（　　） A．工作时两极间的电压恒为1.5V B．工作时有1.5J的化学能转变为电能 C．比电动势为1.2V的电池存储的电能多 D．将1C负电荷由正极输送到负极过程中，非静电力做了1.5J的功 [例题2] 如图所示电路中，电源的电动势为3.0V。闭合开关后，电压表示数为2.4V，电流表示数为0.60A。将电压表和电流表视为理想电表，则电源的内阻r为（　　） A．0.50Ω B．1.0Ω C．1.5Ω D．2.0Ω [例题3] 如图所示图乙为图甲中部分外电路的U﹣I图线，由图可知（　　） A．电源电动势为1.2V B．电源短路时电流为6.0A C．电源内阻为0.2Ω D．电压表示数为1.0V时，电路中电流为5.0A [例题4] （多选）如图所示，直线A是电源的路端电压和电流的关系图像，直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图像，若将这两个电阻分别接到该电源上，下列说法正确的是（　　） A．两电阻阻值R1＞R2 B．R2接在电源上时，电源的内阻消耗功率