第10.5节 闭合电路欧姆定律、电源电动势及内阻（2）-【帮课堂】2024-2025学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海必修第三册）

第十章 电路及其应用 第5节 闭合电路欧姆定律（2） 🧭目标导航 知识要点 难易度 1. 全电路欧姆定律：E=I(R+r)=U+Ir U=E-Ir 2. 题型1定性动态分析：并同串反 3. 题型2定量电路计算 4. 题型3图像题，电源和用电器的U/I图像交点即实际电流、电压 ★★★★ ★★ ★★★ ★★★ 📚知识精讲 一、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)外电路：如图所示，电源外部的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻。 外电路两端的电压称路端电压，通常用U表示 (3)内电路：电源内部的电路叫内电路，电源的电阻叫内电阻，通常用r表示。 (4)能量转化观点：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。 2.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＝也可以表示为： E=I(R+r)=U+Ir含义是电源电动势等于内外电路的电压之和。 U=E-Ir含义是外电路电压（路端电压）等于电源电动势减去电源内部电阻消耗的电压。 ※电池用久了，内阻r变大，E虽然变化不大，但外电路电压还是变小，所以灯泡变暗。 (3)适用条件：外电路为纯电阻电路。 纯电阻电路即电能只转化为内能，比如小灯泡、电阻、电热毯等， 非纯电阻电路即电能转化为内能和其他形式的能，比如电动机，给蓄电池充电等。 (4)闭合电路欧姆定律与部分电路欧姆定律 相对于闭合电路欧姆定律，初中学过的欧姆定律是针对一个电阻或部分电路，称部分电路欧姆定律。适应范围的扩展，本质上是相同的。 【思考判断】 (1)电源的电动势等于外电路电阻两端的电压。（ ） (2)对整个闭合电路来说，内、外电阻串联，它们分担的电压之和等于电源电动势的大小。（ ） (3)在闭合电路中电源的电动势等于内、外电路上电压之和，所以电动势实质上就是电压。（ ） 例1. 如图所示，当可变电阻时，理想电压表的示数，已知电源的电动势，求： （1）此时理想电流表的示数是多少? （2）电源的内阻是多少? 例2. 随着电池技术的发展，零污染排放的锂电池电动汽车逐渐走入我们的生活。某电动汽车技术人员为了测定锂电池的电动势和内阻，用如图所示电路进行测量，已知，。当开关接通位置1时，电流表示数，当开关接通位置2时，电流表示数。则该锂电池的电动势E和内阻r分别为（ ） A. 14V 1.2Ω B. 12V 1.0Ω C. 10V 0.80Ω D. 8V 0.60Ω 二、路端电压与外电阻的关系 【观察思考】 我们有这样的经验，傍晚是每一天用电高峰时段，万家灯火，但是灯光较暗；而夜深人静的时候，灯光特别亮，这是为什么？ 在初中阶段，我们认为接在电池两端的电压是不变的，是真的不变，还是近似处理？ 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。此时电流I0称短路电流 (3) 电源电动势为E，也可以理解为按外电阻R和内电阻r的比例分配总电压 ※电源不变的情况下，用电器接入越多，外电路R越小，路端电压U越小，所以万家灯火时灯较暗。 初中阶段所认为电源两端电压不变也是忽略了电源内阻r的近似处理，短路电流也不是无穷大。 【思考判断】 (1)外电阻变化可以引起内电压的变化，从而引起内电阻的变化。（ ） (2)外电路的电阻越大，路端电压就越大。（ ） (3)电源断路时，电流为零，所以路端电压也为零。（ ） (4)当电源两端短路时，路端电压等于电源电动势。（ ） 例3. 电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压，下列说法正确的是(　　) A.因为电源电动势不变，所以路端电压也不变 B.因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大 C.因为U＝E－Ir，所以当I增大时，路端电压减小 D.若外电路断开，则路端电压为零 三、E=U外+U内的本质 以化学电池为例，在电池正极、负极附近有很薄的化学反应层，反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移至高处，在这两个地方，沿电流方向电势“跃升”，电动势就是这两个电势跃升之和， 如图所示，E＝UAD＋UCB。 类比：水流是从高处向低处，但在抽水机处，水是逆流。 （