12.2 闭合电路的欧姆定律1 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

12.2 闭合电路的欧姆定律 电动势 闭合电路欧姆定律 闭合电路得几种关系 欧姆表原理 目录 CONTENTS 1 2 4 3 一 电动势 1. 电源 （1）保持两极间有电压 （2）通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能的装置 思考： 电池A：将1C正电荷在电池内部由负极移到正极非静电力做功W=1.5J 电池B：将1C正电荷在电池内部由负极移到正极非静电力做功W=1.2J 电池C：将0.6C正电荷在电池内部由负极移到正极非静电力做功W=1.2J 电池A 电池B 电池C （1）定义：非静电力做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，叫做电动势。用字母𝐸 表示。 （3）单位：伏特 V 2. 电动势 （2）表达式： （4）实质：表示电源把其它形式的能转化为电能的本领。 电动势与外电路无关，由电源本身特性决定的。 二 闭合电路欧姆定律 1. 闭合电路相关概念 E r S R A B 闭合电路 外电路 内电路 由导线、电源、用电器连成的电路叫做闭合电路。 外电路:电源外部的用电器、导线等构成外电路。 内电路:电源内部是内电路。 2. 闭合电路的电流方向 外电路：电流方向由正极流向负极。 内电路与外电路中的电流大小是相同的 a b 内电路：电流方向为负极流向正极。 + + + + 电源 _ _ _ _ + + + + + + + 正极 负极 3. 闭合电路的电势变化 外电路：沿电流方向电势降低。 内电路：内电路一方面，存在内阻r，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”。 外电路 内电路 4.闭合电路中的能量转化 r E R S 设电源电动势为，内阻为，与一个负载连成闭合电路，负载两端电压为，电路中电流为，通电时间为： 化学能 电能 非静电力做功 电流做功 其它形式的能 根据能量守恒定律，有 + 即 电源电动势等于内、外电路电势降落之和。 （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。 （3）适用范围：外电路为纯电阻的闭合电路 5. 闭合电路的欧姆定律 （2）表达式： E=IR + Ir U外=IR 为外电路的电压，路端电压 U内=Ir 为内电路的电压, 内电压 E=U外+U内 电源的电动势等于内外电路电压之和 （4）理解 U外=E-Ir 适用于任意的闭合电路 （5）闭合电路欧姆定律的表达形式 练一练： 例1：在如图所示的电路中，R1＝20.0 Ω，R2＝10.0 Ω，当开关S扳到位置1时，理想电流表的示数为I1＝0.20 A；当开关S扳到位置2时，理想电流表的示数为I2＝0.30 A，求电源的电动势和内电阻。 解析　设电源的电动势为E，内阻为r，当开关分别置于1、2两个位置时，根据闭合电路欧姆定律列出方程E＝I1R1＋I1r① E＝I2R2＋I2r② 代入数据解之得E＝6 V，r＝10 Ω。 答案　6 V　10 Ω 练一练： 变式训练1：在如图所示的电路中，R1＝9 Ω，R2＝5 Ω，当a、b两点间接理想的电流表时，其读数为0.5 A；当a、b两点间接理想的电压表时，其读数为1.8 V。求电源的电动势和内电阻。 解析　当a、b两点间接理想的电流表时，R1被短路，回路中的电流I1＝0.5 A，由闭合电路欧姆定律得E＝I1(R2＋r) 代入数据得E＝0.5(5＋r)① 当a、b两点间接理想的电压表时，回路中的电流 由闭合电路欧姆定律得E＝I2(R2＋R1＋r) 代入数据得E＝0.2(14＋r)② 联立①②得E＝3 V，r＝1 Ω 答案　3 V　1 Ω 练一练： 三 闭合电路的几种关系 由于r 很小，电路中电流很大，容易烧坏电源。 绝对不允许将电源两端用导线直接连接在一起。 1. 路端电压与负载的关系 S R E r 实验电路图 电源的路端电压与外电路电阻的关系: O R U r 断路电压 2. 干路电流与负载关系: O R I r 电源的输出电流与外电路电阻关系: 短路电流 3. 路端电压与干路电流的关系 设E=3V，r=2Ω。请根据U=E-Ir，作U-I图像。 （1）纵轴截距： （2）横轴截距： （3）斜率： 电源的电动势E． 电源的短路电流 I短=E/r 斜率的绝对值表示电源内阻 内阻越大，图线倾斜得越厉害． U/V I/A 0 1 2 3 0.5 1.0 1.5 练一练： 例2：如图是某电源的路端电压U随干路电流I的变化图象,由图象可知,该电源的电动势为（ ）V,内阻为（ ）Ω U/V I/A O 1 2 3 2 4 6 3 0.5 练一练： 变式训练2：电路图如图甲所示，若电阻R阻值未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压U随电流I的变化图线及外电阻的U－I图线如图乙所示。求： (1)电源的电动势和内阻； (2)电源的路端电压； (3)电源的输出功率。 练一练： (2)由图可知路端电压是3 V。 (3)电源的输出功率P＝UI＝3×1 W＝3 W。 答案　(1)4 V　1 Ω　(2)3 V　(3)3 W 四 欧姆表原理 1.结构：欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R，刻度盘和红、黑表笔组成。 如图，就电路部分而言，在欧姆表内部是电流表、电池、调零电阻三者串联而成，在欧姆表外部，接上被测电阻后，与欧姆表内部电路一起组成闭合电路. (1)当I＝Ig时，Rx＝0，在满偏电流Ig处标为“0”.(图甲) (2)当I＝0时，Rx→∞，在I＝0处标为“∞”.(图乙) (3)当I＝ 时，Rx＝Rg＋R＋r，此电阻值等于欧姆表的内阻值，Rx叫中值电阻。 (4)接任意电阻Rx时，Ix ＝ E Rg + r + R Ig= 2.原理： 3. 多用电表的工作原理： 如图所示是简化的多用电表的电路图，它由表头G、直流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及选择开关S等部分组成，其中，1、2为（ ）测量端，3、4为（ ）测量端，5（ ）测量端。测量时，红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，并通过选择开关S接入与待测量相应的测量端，使用时电路只有一部分起作用。 小结： 练一练： 1：某个电动势为E 的电源工作时，电流为 I，乘积EI 的单位是什么？从电动势的意义来考虑， EI表示什么？ 练一练： 2：小张买了一只袖珍手电筒，里面有两节干电池。他取出手电筒中的小灯泡，看到上面标有 “2.2 V 0.25 A”的字样。小张认为，产品设计人员的意图是使小灯泡在这两节干电池的供电下正常发光。由此，他推算出了每节干电池的内阻。 如果小张的判断是正确的，那么内阻是多少？ 提示：串联电池组的电动势等于各个电池 的电动势之和，内阻等于各个电池的内阻之和。 练一练： 3：许多人造地球卫星都用太阳电池供电。太阳电池由许多片电池板组成。 某电池板不接负载时的电压是600 μV，短路电 流是30 μV。这块电池板的内阻是多少？ 练一练： 4：电源的电动势为4.5 V、外电阻为 4.0 Ω 时，路端电压为 4.0 V。如果在外电路并联一个 6.0 Ω 的电阻，路端电压是多少？如果6.0 Ω 的 电阻串联在外电路中，路端电压又是多少？ 练一练： 5：现有电动势为1.5 V、内阻为1.0 Ω 的电池多节，准备用几节这样的电池串联起来对一个工 作电压为6.0 V、工作电流为0.1 A的用电器供电。 问：最少需要用几节这种电池？电路还需要一个定值电阻来分压，请计算这个电阻的阻值。 练一练： 6：图是汽车蓄电池供电简化电路图。当汽车启动时，启动开关S 闭合，电动机工作，车灯会变暗；当汽车启动之后，启动开关 S 断开，电动机停止工作，车灯恢复正常亮度。请分析以上现象发生的原因。 练一练： 7：充电宝内部的主要部件是锂电池，充电宝中的锂电池在充电后，就是一个电源，可以给手机充电。充电宝的铭牌通常标注的是“mA ·h ” （毫安时）的数量，即锂电池充满电后全部放电的电荷量。机场规定：严禁携带额定能量超过160 W ·h的充电宝搭乘飞机。某同学查看了自己的充电宝铭牌，上面写着“10 000 mA ·h”和 “3.7 V”，你认为能否把它带上飞机？ 感谢倾听 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＋Ir② 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；②③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 I2＝＝ A＝0.2 A 100111021000101210101002100010021010010210000012100011121001111210011102 Lavf58.50.100 解析　(1)由图线的意义可知，不过原点的斜线是电源的U－I图线，当电流为0时，由U＝E－Ir可知E＝U＝4 V；同样由U＝E－Ir可知它的斜率的绝对值表示电源的内电阻，所以r＝＝Ω＝1 Ω。 ， $$