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

闭合电路中的欧姆定律 复习与回顾 电源:能把电子从A搬回B的装置P就是电源,此时的A和B就是电源的两个电极。 2 学生实验:水果电池 新课须知 1、闭合电路:由导线、电源和用电器连成的电路叫做“闭合电路”。 用电器和导线我们称为外电路; 电源内部我们称为内电路。 2、闭合回路运作:正电荷从电源正极通过外电路移到负极。 要想使电路中保持源源不断的电流,还需要把到达负极的正电荷通过内电路送回正极。这样才能构成一个使自由电荷能循环运动的闭合回路。 实际电路中是自由电子在运动,由于我们规定正电荷移动方向为电流方向,因此这节我们以正电荷为例。 4 思考1:在电源内部正电荷受到静电力的方向如何?静电力对其做什么功?电势能如何变化? 一、电源的工作原理 1、外电路中存在着从正极指向负极的电场线,正电荷在静电力的作用下,从正极向负极移动。 2、内电路中也存在从正极指向负极的电场线,正电荷从负极移到正极此时被静电力阻碍。 回答:内部正电荷受力由正极指向负极;静电力对其做负功,电势能增加。 6 一、电源的工作原理 在电源内部,我们要想把正电荷运送到正极,静电力只会起到阻碍作用。 只有电荷受到一种与静电力相反的力作用于电荷,才能达到目的。 这种力,我们称为非静电力。 电源中的非静电力将正电荷从负极移到正极,非静电力做正功,电势能增加。 一、电源的工作原理 手摇发电机中,非静电力是电磁作用,它将机械能转化为电势能 化学电池中,非静电力是化学作用,它将化学能转化为电势能 从能量转化角度看,电源是通过非静电力做功将其他形式的能量转化为电势能的装置。 水泵增加水的重力势能 电源增加电荷的电势能 水泵抽水靠的是非重力 电源移动电荷靠的是非静电力 水 流 A B 连通器 抽水机 + + + + 电源 _ _ _ _ + + + + + + + 正极 负极 思考2:不同类型的电源,非静电力做功是不同的,如何比较非静电力做功本领的强弱? 类比 电动势 1.定义:非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值。 数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功 2.定义式: (W:非静电力做的功 q:电荷量) 3.单位: 伏特(V) 1 V=1 J/C 标量 4.物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电势能本领的大小 5.特点:由电源中非静电力的特性决定,跟电源的体积和外电路均无关 学习目标 情境导入 新课讲解 小试牛刀 课堂小结 外电路中,沿电流方向电势降低 部分电路欧姆定律 内电路中,沿电流方向电势怎么变化? 降低 三、闭合电路欧姆定律:实验探究 U外 U内 U外+U内 基于上节所学的焦耳定律及所学知识推导闭合电路的欧姆定律 问题 1:经时间 t,电源通过非静电力做功将多少其他形式能转化为电能? Q外 = I2Rt W=Eq =EIt Q内 = I2rt 问题 2:经时间 t,电流通过外电阻R做功时将多少电能转化为内能? 问题 3:经时间 t,电流通过内电阻r做功时又将多少电能转化为内能? W=Q外 +Q内 EIt = I2Rt + I2rt E = IR + Ir 根据能量守恒定律,有 R S + - r E 三、闭合电路欧姆定律:能量角度理论分析 (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。 电源电动势等于内、外电路电势降落之和 闭合电路的欧姆定律 (2)表达式: (3)适用范围:外电路为纯电阻的闭合电路 三、闭合电路欧姆定律 思考3:为什么水果电池不能点亮小灯泡呢? 怎样描述电源把其他形式的能转化为电能本领的大小? 电势能增加1.5 J 电势能增加2.0 J 干电池: 蓄电池: 蓄电池比干电池把其它形式的能转化为电能的本领强。 假设电源把电量为1C的正电荷从负极搬运到正极 碱性干电池-将1C的正电荷由负极搬运到正极,非静电力做功1.5J 锌汞电池-将1C的正电荷由负极搬运到正极,非静电力做功1.2J 铅蓄电池-将0.6C的正电荷由负极搬运到正极,非静电力做功1.2J 搬运1C正电荷时,非静电力做功反映电源将其他形式能转换成电势能的本领。 引入一个能反映电源把其他形式能转化成电势能本领大小的物理量。 -电动势 二、电动势 1、电动势(E):表示电源的非静电力做功增加电荷电势能的特性。 2、公式: (数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移动到正极所做的功) 3、单位:伏特(V);1V=1J/C 4、注意:电动势为标量; 电动势由电源中非静电力的特性决定,与外电路、电池体积无关。 二、电动势 外电路:静电力做正功,电势能减少 电势能转化为其他形式能 内电路:非静电力克服静电力做正功,电势能增加 其他形式能转化为电势能 二、电动势 图一:一节新电池给小灯泡供电;图二:同等规格的一节旧电池给同一个小灯泡供电。 现象:新电池供电的小灯泡比旧电池供电的小灯泡亮度要大。 原因:旧电池提供的电流比新电池提供的电流小很多。 二、电动势 内阻:我们通常把内电路中的电阻称为内电阻,简称为内阻。 我们可以把电源看成(等效)一个理想电源与电阻的串联。 外电路以及内电路中此电阻的电势都沿电流方向降低。 二、电动势 此处小灯泡亮度不一样,原因在于电源的内阻不一样。 三、闭合电路的欧姆定律及其能量分析 三、闭合电路的欧姆定律及其能量分析 为何会出现越并越暗的情况? 物理量 比较内容 电压U 电动势E 物理意义 电场力做功,电能转化为其他形式的能的本领,表征电场的性质 非静电力做功,其他形式的能转化为电能的本领,表征电源的性质 定义式 U=eq \f(W,q),W为电场力做的功 E=eq \f(W,q),W为非静电力做的功 单位 伏特(V) 伏特(V) 联系 电动势等于电源未接入电路时两极间的电压值 $$