12.2闭合电路的欧姆定律（同步课件）-【鼎力课堂】2024-2025学年高二物理同步备课精编优选课件+同步作业（人教版2019必修第三册）

§2 闭合电路的欧姆定律 第十二章 电能 能量守恒定律 高中物理(人教版2019)必修第三册 CONTENTS 闭合电路欧姆定律及能量分析 02. 路端电压与负载的关系 03. 电源的三个功率以及关系 04. 欧姆表的原理 05. 电动势 01. PART 01 新课引入 图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。如何解释这一现象呢？ 思考与讨论 PART 02 电动势 （1）闭合电路由哪几部分组成？在内、外电路中电流是怎样的？ （2）从做功的角度分析在外电路中正电荷受什么力作用？做什么功？功能如何转化？内电路呢？ 思考与讨论 + + + - - - + + + + + + + + + 抽水机增加水的重力势能 电源增加电荷的电势能 不同的抽水机抽水的本领(举起高度)不同使单位质量的水所增加的重力势能不同 不同的电源非静电力做功的本领不同使单位正电荷所增加的电势能不同 电源 抽水机和电源类比 7 1.定义：电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功. 2.公式： 3.单位： 伏特（V） 1V=1J/C 4.标量 W：非静电力做的功 q:电荷量 电动势 8 6.特点：由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关, 跟电源外部电路无关。 5.物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。 电动势 9 PART 03 闭合电路欧姆定律及能量分析 1.部分电路欧姆定律的内容是什么？ 2.闭合电路中的电流I与哪些因素有关呢？ 设电源电动势为E，内阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I， ①写出在t时间内，外电路中消耗的电能Q外的表达式？ ②写出在t时间内，内电路中消耗的电能Q内的表达式？ ③写出在t时间内，电源中非静电力做的功W的表达式？ 根据能量守恒定律它们之间有什么关系？ 思考与讨论 结论：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=Q外+Q内 EIt=I2Rt+I2rt 归纳总结 12 1.内容： 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，叫做闭合电路欧姆定律。 2.公式： 3.适用条件： 外电路是纯电阻的电路. 闭合电路欧姆定律 4.说明： (1) 是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压。 (2) 是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压。 (3) 适用于纯电阻电路。 E=U外+U内 = U外+Ir 适用于任何电路。 E=IR+Ir 闭合电路欧姆定律 14 PART 04 路端电压与负载的关系 U外=I R外= E R外+r • R外 = E 1+ r R外 1.当R外增大时， U外也随之增大 2.当外电路断开时, R外=∞, U外=E 讨论：在电源末接入电路的情况下，用电压表直接测量电池两极所得到的数值，近似等于电源电动势的大小 3.当外电路短路时, R外=0, U外=0,I短= 很大，一般情况下不允许外电路短路。 路端电压与负载的关系 4.路端电压随电流变化的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. 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=E/r. ③图线斜率值(tan)表示电源的内电阻r=△U/△I. U = E-Ir 知:U是I 的一次函数 路端电压与负载的关系 PART 05 电源的三个功率以及关系 1.电源的总功率P总=IE 2.内耗功率：P内=I2r 3.输出功率：P出=P- P内=IE- I2r=I U外= I2 R外 当外电阻为纯电阻电路时 当R外=r时,P出最大，且最大值为: P出m= E2 4r 电源的三个功率以及关系 6.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）右图中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。 电源的三个功率以及关系 PART 06 欧姆表的原理 2.设计出改装的原理图 r A B E R1 1.利用电流表测量电阻的原理是什么？ （欧姆表） 3.欧姆表盘的刻度是均匀的吗？ 由于I和Rx是非线性关系，所以刻度不均匀，由于是减函数，所以刻度方向与电流档相反。 4.黑表笔接内部电源正极，红表笔接内部电源负极 欧姆表的原理 5.欧姆表的刻度特点 (1) 零刻度在右边，左边为无限大。 (2)刻度不均匀,左密右疏。 (3) 中间刻度比较均匀，故当指针指在表盘中间刻度附近时，测量结果比较准确。 欧姆表的原理 6.多用电表的内部结构 6 B 1 A G 2 3 4 5 A S E1 E2 欧姆表的原理 PART 07 课堂练习 1．关于电动势，下列说法中正确的是（     ） A．电源单位时间向外提供的电能越多，表明电动势越大 B．电动势大，说明单位电荷在电路中流动时，电源对外提供的电能本领大 C．一个电动势为1.5V的电池接入电路时，若有1C的电荷量通过电路，就有1.5J的化学能转变成电能 D．电源内部，电流由负极流向正极，表明内部由负极到正极，电势降低 课堂练习 01 C 课堂练习 01 【答案】C 【详解】A．根据电源向外提供的电能可知：电源向外提供的电能不仅与电动势有关，还有电流和时间有关。故A错误； B．电源是把其它形式的能转化为电能的装置，而电动势表征电源把其它形式的能转化为电能的本领大小，电动势越大，这种转化本领越大，故B错误； C．一个电动势为1.5V的电池接入电路时，若有1C的电荷量通过电路，就有的化学能转变成电能，故C正确； D．电源内部，电流由负极流向正极，电势升高，故D错误。故选C。 2．如图所示，是电源在闭合电路中的U-I图像，则下列说法正确的是（　　）   A．电源的电动势为2.0V B．电源的内阻为4Ω C．电流为0.5A时的外电阻是0 D．电源的短路电流为0.5A 课堂练习 02 A 课堂练习 02 【答案】A 【详解】A．由图像可知，图线与纵轴的交点即电源的电动势，可知电动势为2.0V。故A正确； B．图线的斜率表示内电阻的大小，可知故B错误；C．电流为0.5A时的外电阻是故C错误； D．由图可知电流为0.5A时，路端电压等于1.8V，所以短路电流一定会大于0.5A。故D错误。故选A。 3．如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法中正确的是（　　） A．当R2=R1+r时，R2获得最大功率 B．当R1=R2+r时，R1获得最大功率 C．当R2=r时，R1获得最大功率 D．当R2=0时，电源的输出功率最大 课堂练习 03 A 【答案】A 【详解】A．在讨论R2的电功率时，可将R1视为电源内阻的一部分，即将原电路等效为外电阻R2与电动势为E、内阻为R1＋r的电源（等效电源）连成的闭合电路，如图所示， R2的电功率是等效电源的输出功率，显然当R2＝R1＋r时，R2获得的电功率最大，故A正确； BC．讨论R1的电功率时，由于R1为定值，根据P＝I2R可知电路中电流越大，R1上的电功率就越大，即P1＝I2R1所以，当R2＝0时，R1获得的电功率最大，故BC错误； D．讨论电源的输出功率时，R1＋R2为外电阻，内电阻r恒定，由于题目没有给出R1和r的具体数值，所以当R2＝0时，电源的输出功率不一定最大，故D错误。故选A。 课堂练习 03 4．如图所示，L1、L2、L3为三个相同的灯泡且电阻恒定，在变阻器R的滑片P向上移动过程中，下列正确的是（    ） A．电源总功率变小 B．L1中电流变化量小于L2中电流变化量 C．L1变暗，L2变亮，L3变暗 D．L1变亮，L2变暗，L3变亮 课堂练习 04 D 课堂练习 04 【答案】D 【详解】A．变阻器R的滑片向上移动过程中，R的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合欧姆定律的知，总电流增大，电源总功率增大，A错误； CD．电流I增大，L3变亮；L2的电压，E、R3、r均不变，I增大，U2减小，I2减小，L2变暗；流过L1的电流，I增大，且I2减小，故I1增大，L1变亮，C错误、D正确；B．以上分析得到，I增大，I1增大，I2减小，又则L1中流过的电流变化量大于L2中电流变化量，B错误。故选D。 5．欧姆表的内部结构如图甲所示，先将两表笔短接，表头满偏，再将阻值为的电阻接在之间，发现指针正好指向灵敏电流计表盘的正中央；某个欧姆表的表盘，用来测量某个电阻时，指针的刻度如图乙所示，设指针向右的偏角为，下列说法正确的是（　　） A．乙图的读数为 B．甲图欧姆表的内阻为 C．是红表笔、是黑表笔 D．对乙图，重新欧姆调零来测阻值更大的电阻时，指针向右的偏角一定小于 课堂练习 05 C 课堂练习 05 【答案】C 【详解】A．因为乙图没给欧姆表的倍率，所以读数可能是等，错误； B．对甲图，满偏时半偏时则，B错误； C．对于欧姆表测量电阻时，电流由红表笔流进，黑表笔流出，则红表笔接内部电源的负极，黑表笔接正极，C正确； D．对乙图，若增大欧姆表的倍率，再来测量阻值更大的电阻，指针向右的偏角可能小于，也可能大于，还可能等于，D错误。故选C。 谢谢聆听 $$