第02讲 闭合电路的欧姆定律（同步课件）-【上好课】高二物理同步精品课堂（人教版2019必修第三册）

§2 闭合电路的欧姆定律 人教版(2019)必修 第三册 第十二章 电能 能量守恒定律 贰 电动势 叁 闭合电路欧姆定律及能量分析 肆 路端电压与负载的关系 目 录 壹 新课引入 必修三 伍 电源的三个功率以及关系 陆 欧姆表的原理 柒 课堂练习 新课引入 壹 思考与讨论： 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？ 电动势 贰 （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 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 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。 9 闭合电路欧姆定律及能量分析 叁 思考与讨论： 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？ 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 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. 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 14 路端电压与负载的关系 肆 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。 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 电源的三个功率以及关系 伍 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 5.电源效率与电阻的关系 由上可知,R增大时电源效率提高。 当R=r时,电源输出功率最大,但效率只有百分之五十。 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。 欧姆表的原理 陆 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 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。 6.多用电表的内部结构 6 B 1 A G 2 3 4 5 A S E1 E2 课堂练习 柒 1．关于电动势、内电压、外电压，正确的理解是（　　） A．外电压就是路端电压，内电压就是电源两极间的电压 B．同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化 C．电源断开时外电压的大小等于电动势的大小 D．电动势公式中与电压中一样的，都是电场力做的功 C 【答案】C 【详解】A．外电压就是路端电压，即电源两极之间的电压，内电压是电源内阻承担的电压，并不是电源两极间的电压，故A错误； B．电动势由电源自身决定，同一电源接入不同的电路，电动势不会发生变化，故B错误； C．根据 可知，电源断开时，干路电流等于0，此时外电压的大小等于电动势的大小，故C正确； D．电动势公式中的W非是非静电力做功，电压中的W一是静电力做功，两者不一样，故D错误。 故选C。 2．在一个纯电阻电路中，电源的电动势为6V，当外电阻为4时，路端电压为4V。下列选项正确的是（　　） A．电源的内电阻为1 B．如果在外电路并联一个4的电阻，干路电流为1.5A C．如果在外电路串联一个4的电阻，路端电压为3.6V D．如果外电路的总电阻为0.5，电源的输出功率最大 B 【答案】B 【详解】A．由题意可知可得r=2Ω选项A错误； B．如果在外电路并联一个4的电阻，此时外电阻为R1=2Ω，则干路电流为 选项B正确； C．如果在外电路串联一个4的电阻，此时外电阻为R2=8Ω，路端电压为选项C错误； D．当外电阻等于内阻时电源输出功率最大，即如果外电路的总电阻为2，电源的输出功率最大，选项D错误。 故选B。 3．如图所示的图像中，直线a表示某电源路端电压与电流的关系图线，图线b为电阻R的图线。用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，以下说法正确的是（　　） A．该电源电动势为4V，内阻为1Ω B．此状态下R的阻值为2Ω C．此状态下R的功率为6W D．此状态下电源的总功率为8W B 【答案】B 【详解】B．由图像交点坐标，可得此状态下R的阻值为 故B正确； A．根据闭合电路欧姆定律可得根据图像可得，电源电动势为纵截距6.0V，内阻为故A错误； C．此状态下R的功率为故C错误； D．此状态下电源的总功率为故D错误。故选B。 4．在如图所示的电路中，、均为定值电阻，两只灯泡、的阻值也视为恒定。当滑动变阻器的滑动触头缓慢向上滑动时，下列说法正确的是（　　） A．A灯变亮 B．B灯变暗 C．电源的输出功率增大 D．电源的效率减小 D 【答案】D 【详解】当滑动变阻器的滑动触头缓慢向上滑动时，滑动变阻器接入电路中的阻值变小。 AB．根据“串反并同”可知，与滑动变阻器串联的B灯功率变大，变亮；与滑动变阻器等效并联的A灯功率变小，变暗，故AB错误； C．当外电路电阻与电源的内阻大小相等时，电源的输出功率最大，由于外电路电阻与电源的内阻大小关系不能确定，因此不能确定电源的输出功率如何变化，故C错误； D．因为滑动变阻器接入电路中的阻值变小，所以外电路的总电阻减小，电源的工作效率由于外电路的电阻R外减小，电源的工作效率减小，故D正确。故选D。 5．在如图所示电路中，电源输出电压不变，电容器C的上极板带负电，为了使该极板仍带负电且电量增大，下列办法中可采用的是（　　） A．增大，其它电阻不变 B．增大，其它电阻不变 C．减小，其它电阻不变 D．增大，其它电阻不变 B 【答案】B 【详解】A．令并联电路左端节点电势为0，并联电路右侧节点电势为，电容器上极板电路节点电势为，下极板电路节点电势为，由于电源输出电压不变，则为一个定值，则有，解得，由于电容器C的上极板始终带负电，则有根据电容定义式有解得可知，为了使上极板仍带负电且电量增大，则可以增大，或者减小，当增大，其它电阻不变时，根据可知，增大，A错误； B．根据可知，增大，其它电阻不变时，减小，根据上述可知，上极板仍带负电且电量增大，B正确； C．根据可知，当减小，其它电阻不变时，减小，根据上述，不能够使得上极板仍带负电且电量增大，C错误； D．根据可知，当增大，其它电阻不变时，减小，根据上述不能够使得上极板仍带负电且电量增大，D错误。故选B。 谢谢观看 $$