2.1 电动势闭合电路欧姆定律（课件）-《电工技术基础与技能》同步精品课堂（高教版）

2 简单直流电路 电工技术基础与技能(高教版） 同步精品课堂 1 CONTENTS 目录 2.1 电动势 闭合电路欧姆定律 2.2 电阻的串联 2.3 电阻的并联 2.4 电阻的混联 CONTENTS 2.5 万用表 2.6 电阻的测量 2.7 电路中各点电位的计算 教学目标 知识目标 1．电源电动势的大小和方向。 2．闭合电路的欧姆定律的内容和表达式。 3．端电压的概念；外电阻增大和减小时，端电压的变化。 4．电源输出功率最大的条件，这时的输出效率。 教学目标 能力目标 1．理解电动势、端电压的概念。 2．熟练掌握闭合电路的欧姆定律。 3．掌握电源输出功率与外电阻的关系。 情感目标 通过学习，培养学生善于发现问题、解决问题的能力。理解电路的工作状态及相关概念的形成原理，树立安全用电意识。 教学重难点 重点： 1．闭合电路的欧姆定律。 2．电源输出功率与外电阻的关系。 难点： 闭合电路的欧姆定律。 温故知新 1．电能和电功率的计算。 2．额定电压和额定功率的概念。 3．焦耳定律的内容。 电动势 闭合电路欧姆定律 2.1 7 情景导入 闪电只能短暂的存在，手电筒中的电池却可以让小灯泡持续发光，这是什么原因呢？ 一、电动势 电位指电场力把单位正电荷从电场中的一点移到参考点所作的功。 观察左右两图，有什么启发？ 一、电动势 衡量电源的电源力大小及其方向的物理量称为电源的电动势。 电源电动势 在电源内部，电源力把正电荷从低电位点（电源负极）移到高电位点（电源正极）反抗电场力所做的功与被移动电荷的电荷量的比，叫做电源的电动势。 电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。 一、电动势 电动势通常用符号 E 或 e (t)表示， E： 表示大小与方向都恒定的电动势(即直流电源的电动势)； e (t)：表示大小和方向随时间变化的电动势，也可简记为 e ； 电动势的国际单位制单位为伏特，记作 V 。 一、电动势 电动势的大小等于电源力把单位正电荷从电源的负极，经过电源内部移送到电源正极所作的功。如设 W 为电源中非静电力(电源力)把正电荷量 q 从电源负极经过电源内部移送到电源正极所作的功，则电动势大小 电动势是一个标量。 二、闭合电路的欧姆定律 在闭合电路中，电流由哪些因素决定？ 观察最简单的闭合电路图，根据前面所学，尝试推导出该电路下的欧姆定律。 图 2-1　简单的闭合电路 R0 二、闭合电路的欧姆定律 图 2-1　简单的闭合电路 R0 设t时间内有电荷量q通过闭合电路的横截面。电源内部，非静电力把q从负极移到正极所做的功W=Eq=EIt，电流通过R和R0时电能转化为热能Q=I2Rt+I2R0t 因为W=Q 所以EIt=I2Rt+I2R0t  二、闭合电路的欧姆定律 图 2-1　简单的闭合电路 R0 图中 R0 表示电源的内部电阻，R 表示电源外部连接的电阻(负载)。闭合电路欧姆定律的数学表达式为 E= RI + R0I 或 练一练 例1：如上图，若电动势E=24V，内阻R0=4Ω，负载电阻R=20Ω，试求：（1）电路中的电流；（2）电源的端电压；（3）负载上的电压降；（4）电源内阻上的电压降。 三、端电压 电动势与外电路电阻的变化无关，但电源端电压随负载变化，随着外电阻的增加端电压增加，随着外电阻的减少端电压减小。 证明：I= 当R增加时，（R+R0）增加，电流I减小，U=E-IR0增加； 同理可证，当R减小时，U也减小。 思考：当外电路断开或短路时，是否成立？ 三、端电压 两种特例 （1）当外电路断开时，R趋向于无穷大。 即 U=E 应用：可用电压表粗略地测定电源的电动势 三、端电压 两种特例 （2）当外电路短路时，R趋近于零，I=趋向于无穷大，U趋近于零。短路时电流很大，会烧坏电源，引起火灾，决不允许将导线或电流表直接接到电源上，防止短路。 应用于测量电动势和电源内阻。 小试牛刀 【例2-1】 如图 2-2 所示，当单刀双掷开关 S 合到位置 1 时，外电路的电阻 R1 = 14 ，测得电流表读数 I1 = 0.2 A；当开关 S 合到位置 2 时，外电路的电阻 R2 = 9 ，测得电流表读数 I2 = 0.3 A。试求电源的电动势 E 及其内阻 R0 。 图 2-2 例题 2-1 四、电源向负载输出的功率 P电源=ⅠE；P负载=IU；P内阻=I2 R0；U=E-IR0 同乘以Ⅰ，得 IU =IE-I2 R0 ⅠE=IU＋I2 R0 Р电源=Р负载＋P内阻 在何时电源的输出功率最大? 四、电源向负载输出的功率 设负载为纯电阻当R=R0时，  这时称负载与电源匹配。 四、电源向负载输出的功率 2．电源输出功