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

第十二章 电能 能量守恒定律 第2节 闭合电路欧姆定律 02 03 01 主题(二) 闭合电路欧姆定律 主题(一) 闭合电路 第2节 闭合电路欧姆定律 目录 CONTENTS 主题(三) 电源的功率和效率 04 主题(四) 闭合电路动态分析 新课引入:在下图电路中再并联几个相同灯泡，其亮度会如何？ 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？ 沿I方向φ ， 先升再降再升高 一、闭合电路(closed circuit) E R 1.外电路: 2.内电路: 沿I方向φ降低， 电势能转化为其它能 其它能转化为电势能 _ _ _ _ + + + + + + + + + _ _ _ _ 化学反应层 _ + + _ + _ 一、闭合电路(closed circuit) E R _ _ _ _ + + + + + + + + + _ _ _ _ 化学反应层 _ + + _ + _ 沿I方向φ ， 先升再降再升高 1.外电路: 2.内电路: 沿I方向φ降低， 电势能转化为其它能 其它能转化为电势能 电源好比一个水泵 一、闭合电路(closed circuit) 水泵 水池 不同水泵送水的本领不一样 不同电源克服电场力搬运电荷的能力也不一样 E R _ _ _ _ + + + + + + + + + _ _ _ _ _ + + _ + _ 电源好比一个水泵 思考1：不同电源搬运电荷的能力是不一样的？如何描述呢？ 送的电荷多就说本领高吗？ 还要看转化成的电能有多少? A电源 送了10C 克服20J功 B电源 送了5C 克服15J功 运送单位电量克服电场力做的功 不同电源克服电场力搬运电荷的能力也不一样 E R _ _ _ _ + + + + + + + + + _ _ _ _ _ + + _ + _ 电源好比一个水泵 E R _ _ _ _ + + + + + + + + + _ _ _ _ _ + + _ + _ 一、闭合电路(closed circuit) 1.外电路: 2.内电路: 沿I方向φ降低， 沿I方向φ先升再降再升高， 电势能转化为其它能 其它能转化为电势能 3.电动势: E= 单位: 伏（V） 注意: ①是标量，但有方向 ②由电源内非静电力的特性决定。 电源内部负极指向正极 W q 跟电源的体积和外电路均无关。 内阻r 外阻 4.内阻r: 电源内消耗电动势的电阻 太阳能电池 干电池 铅蓄电池 锂电池 生活中常见的电池 E R _ _ _ _ + + + + + + + + + _ _ _ _ _ + + _ + _ 一、闭合电路(closed circuit) 1.外电路: 2.内电路: 沿I方向φ降低， 沿I方向φ先升再降再升高， 电势能转化为其它能 3.电动势: E= 单位: 伏（V） W q 4.内阻r: 电源内消耗电动势的电阻 ①内电压: U内=Ir ②外电压: U外=IR E= =Ir+IR 得：I= r+R E U内+U外 内电路与外电路中的总电流是相同。 r E R S I I 实际电源可分解成不计内阻的理想电源和一个内阻两部分 r 二、闭合电路欧姆定律 I总与E成正比，与(R+r)成反比。 1.内容: 2.表达式: 3.适用范围： 纯电阻电路 思考：再并联一个同样的电阻R，电压表示数怎么变？ V 4.U外与R外: =IR = E 1+ r R U I总= r+R E r E R S I I M U外 r+R E = R (1)当R外减小(增大)，U外也减小(增大)。 外电路并联越多的灯泡，灯泡越___(填“亮”或“暗”) 暗 ③当外电路短路时,R外= ,U外= 0 0 二、闭合电路欧姆定律 V r E R S I U外 ①当R外减小(增大)，U外也减小(增大)。 0 R U ②当外电路断开时,R外= ,U外= ∞ E E r I短= 一般情况下不允许外电路短路。 4.U外与R外: =IR = E 1+ r R U r+R E = R 5.I总与R外: I= r+R E 0 R I 6.U外与I总: E r E/2 r E/r E/2r 二、闭合电路欧姆定律 V r E R S I U外 6.U外与I总: U= E-Ir U=-rI+E y=kx+b E -r I短 0 U I ③ 斜率 表示电源的内阻． ①纵截距表示E ②横截距表示I短 r=E/I短 注意： 此图线反映了电源的E和r, 叫电源的伏安特性曲线 0 R U E r E/2 r E/r E/2r 0 R I 三、电源的功率与效率 1.功率: 2.效率: EI ①P总= V r E R S I U外 ②P出= UI ③P内= I2r (适合纯电阻电路) (适合所有电路) 3.输出功率P出 =UI =(E-Ir)I =-rI2+EI 当I= 时，P出有最大值 即：I=时，Pm= 若为纯电阻电路I= 注意:①若为纯电阻电路，当R=r时， P出最大 R1 R2 三、电源的功率与效率 V r E R S I U外 3.输出功率P出 =UI =(E-Ir)I =-rI2+EI 当I= 时，P出有最大值 即：I=时，Pm= 注意:①若为纯电阻电路，当R=r时， P出最大 O P出 R r Pm 非最大功率对应两个外电阻值 ③不管什么电路输出功率最大时，效率 50％ ②若为非纯电阻电路， 当U外=U内=时 P出最大 , Pm= 输出功率什么时候最大的另一种证明方法 当R=r时，P出最大 注意：此结论只适用于纯电阻电路 Pm= R1 R2 O P出 R r Pm 【典例1】已知如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的阻值变化范围是0-10Ω。求： (1)电源的最大输出功率； (2)R1上消耗的最大功率； (3)R2上消耗的最大功率。 E r R2 R1 解:(1) =2.25W (2)当R2=0时， R1功率最大 PR1= =2W 新电源 (3)当R2=R1+r时， R2功率最大 PR2= =1.5W Pm= 2R1 = 思考2:当滑片向右滑动时，电表和灯泡亮度表怎么变？ R 增大 → R总 增大 → I总 减小 → U总 增大 L2 L1 R V A → IL2 减小 → UL1 增大 → UL2 减小 → L2 变暗 → IL1 增大 → L1 变亮 思考3：滑动变阻器电压电流怎么变？ UR 增大 IR 减小 → ？ UR IR 四、闭合电路动态分析 L2 L1 R V A 1.特点：电路局部变化，导致每个电阻的电压、电 流、功率跟着变化。 2.方法： ①程序法 UR IR R局 增大 减小 R总 增大 减小 I总 增大 减小 U总 增大 减小 U分 I分 ②口诀法: 串反并同, 自己另算 注意：理想电压表可认为是断路，理想电流表可认为是短路。 局部→整体→局部 L2 L1 R V A 思考4：电压表和电流表示数的比值(U/I)怎么变化？ V1 V2 变小 不变 E -r I短 0 U I 变小 不变 不变 不变 0 U2 I U2 I ΔU2 ΔI 【典例2】（多选）如图所示，电源电动势为E，内电阻为r．当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2，下列说法中正确的是( ) A. 小灯泡L1、L3变暗，L2变亮 B. ΔU1>ΔU2 C. ΔU1/ΔI 变大 D. U2/I 不变 L1 L2 L3 P V2 V1 BD A 思考5：开关闭合瞬间，三个灯泡亮暗情况如何？ 思考7：电容器的电压等于哪个灯泡的电压？ 含容电路稳定后： 与容串联当做导线， 与容并联电压相等。 思考6：当电路闭合稳定后，三个灯泡亮暗情况又如何？ L3 L1 L2 三个灯泡同时亮 L2灭，L1灯泡和L3灯泡亮 电容器的电压等于L1的电压 四、闭合电路动态分析 1.特点：电路局部变化，导致每个电阻的电压、电 流、功率跟着变化。 2.方法： ①程序法: ②口诀法: 串反并同, 自己另算 局部→整体→局部 与容串联当做导线， 与容并联电压相等. 3.含容电路: ①电容电压在增加或减小时: 电容器要充放电 , 有瞬时电流. ②电容电压稳定后: L3 L1 L2 【典例3】如图所示的电路中，已知电容C1＝C2，电阻R1＝R2，电源电动势为E，内阻为r，当开关S由闭合状态断开时，下列说法中正确的是 (　　)A．电容器C1的电荷量增多， 电容器C2的电荷量减少B．电容器C1的电荷量减少， 电容器C2的电荷量增多C．电容器C1、C2的电荷量都增多D．电容器C1、C2的电荷量都减少 C 【典例4】在如图所示的电路中，R1＝11 Ω，r＝1 Ω，R2＝R3＝6 Ω，当开关S闭合且电路稳定时，电容器C的带电荷量为Q1；当开关S断开且电路稳定时，电容器C的带电荷量为Q2，则(　　)A．Q1∶Q2＝1∶3　　　　　　 B．Q1∶Q2＝3∶1C．Q1∶Q2＝1∶5 D．Q1∶Q2＝5∶1 A 【典例5】如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻可忽略，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF，求：(1)S闭合后，稳定时通过R1的电流；(2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过R1的电荷量。 Q′＝CUC′=3.0×10－4 C (2)S闭合: UC＝U2＝IR2＝6 V Q＝CUC=1.8×10－4 C ΔQ＝Q′－Q＝1.2×10－4 C S断开:UC′＝E=10 V 【典例6】(多选)如图，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，电源内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是( 　 ) A．电压表读数增大 B．带电质点P向下运动 C．电源的输出功率变小 D．若电压表、电流表的示数 变化量分别为ΔU和ΔI，则＝r＋R1 BD 《思维导图·电势能和电势》 课堂小结 闭合电路欧姆定律 闭合电路动态分析 闭合电路 电源的功率和效率 闭合电路欧姆定律 E= =Ir+IR U内+U外 B D A C I= r+R E U= E-Ir V r E R S I Pm= 口诀法: 串反并同 【练习1】如图为某型号的干电池，在其外壳上标注有“9伏”的字样，这表示（　　） A．电池短路时，该电池输出的电流为9A B．该电池在单位时间内有9J的化学能转化为电能 C．将该电池接入电路后，电池两端的电压始终为9V D．1C正电荷通过该电池的过程中，有9J的化学能转化为电能 D 课堂练习 【练习2】在炎热的夏天我们可以经常看到，有的小朋友的太阳帽前有一小风扇（如图所示），该小风扇与一小型的太阳能电池板相接，对其供电。经测量该电池能产生的电动势为E＝1.0V，则关于该电池的描述正确的是（　　） A．通过1C电荷量该电池能把1.0J的太阳能转化为电能 B．单位时间内可把1.0J的太阳能转化为电能 C．该电池把其他形式能转化为电能的本领比 一节7号干电池的本领大得多 D．把该电池接入闭合电路后，电动势减小 A 课堂练习 【练习3】锂离子电池主要依靠锂离子（Li+）在正极和负极之间移动来工作。图为常用手机锂电池的内部结构，某过程中Li+从负极脱嵌通过膈膜嵌入正极。此锂电池的电动势为3.7V，则此过程（　　） A．将锂电池接入电路，锂电池两端电压为3.7V B．电池内部电流方向从正极到负极 C．在电池中电荷量的单位通常表示为kW·h D．电源内部每搬运一个Li+非静电力做功3.7eV D 课堂练习 【练习4】如图所示，电源电动势为E、内阻为r，定值电阻R1=5Ω、R2=10Ω，R0为滑动变阻器。两电表均可视为理想电表，当滑动变阻器的滑动头在最左端时，电压表示数7.50V，当滑动头在最右端时，电压表示数为8.25V，电流表的示数为0.45A，则（　　） A．电源电动势为8.80V B．电源内阻为1.0Ω C．滑动变阻器的总阻值为10Ω D．当滑动变阻器接入电路阻值为总阻 值的2/3时，电压表示数8.00V B 课堂练习 【练习5】（多选）图1为“测量干电池的电动势和内阻”的实验电路图。实验中测得多组电压和电流值，通过描点作图得到如图2的U-I图线。下列判断正确的是（　　） A．电源的电动势E=1.5V B．电源的内阻r=3.0Ω C．当电压为1.4V时，外电路电阻阻值R=14Ω D．当电流为0.2A时，电源内电压U内=1.5V AC 课堂练习 【练习6】（多选）如图所示，直线A为某电源的U—I图线，曲线B为某小灯泡L的U—I图线的一部分，用该电源和小灯泡L串联起来组成闭合回路时灯泡L恰能正常发光，则下列说法中正确的是（　　） A．灯泡L的额定电压为2V，额定功率为4W B．此电源的内电阻为0.5Ω，此时灯泡L的电阻大于1Ω C．此时电源内阻的热功率为4W D．把灯泡L换成阻值恒为0.5Ω的纯电阻， 电源的输出功率将增大，但效率降低 AD 课堂练习 【练习7】如图甲所示是来测量脂肪积累程度的仪器，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例（体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电），模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关，测试者分握两手柄，体型相近的两人相比，脂肪含量高者（　　） A．电流表示数大 B．电压表示数小 C．电源内阻的电压小 D．路端电压小 C 课堂练习 【练习8】如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，R1、R2为定值电阻，C为电容器。闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片向上滑动过程中(　 ) A．电阻R1中的电流变小 B．电阻R2中的电流向右 C．电容器C的电容变大 D．电容器C所带电荷量变小 B 课堂练习 【练习9】（多选）如图所示，平行金属板中有一个带电油滴悬浮在两板间的P点，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（　　） A,油滴带负电，将向下运动 B.P点的电势升高 C.电源的效率变低 D.若电压表,电流表的示数变化量分别为ΔU和ΔI，则 AC 课堂练习 谢 谢 观 看 $$