12.2闭合电路的欧姆定律（第1课时）-【大单元教学】高二物理同步备课系列（人教版2019必修第三册）

第2节 闭合电路的欧姆定律（第一课时） 人教版（2019） 物理（必修第三册） 张二朝 第十二章 电能 能量守恒定律 学习目标 1.知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，知道电动势的定义式； 2.通过对闭合电路中能量转化的分析，理解闭合电路的欧姆定律； 3.能根据闭合电路欧姆定律解释路段电压与负载的关系； 4.知道多用电表测量电阻的原理。 课堂引入 演示实验：4个相同的小灯泡并联接到电源上，逐个闭合开关，我们观察到什么现象？ 课堂引入 演示实验：4个相同的小灯泡并联接到电源上，逐个闭合开关，我们观察到什么现象？ 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？ 一、电动势 如图，由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路（closed circuit）。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。 在金属导体中，自由移动的是自由电子。但电流方向为正电荷定向移动的方向，下面按正电荷的移动进行讨论。 一、电动势 1.电源外部，正电荷将怎样移动？ 2.电源内部，正电荷将怎样移动？ 3.电源内部电场力做正功还是负功？ 4.什么力来克服电场力做功？ 从正极到负极 从负极到正极 电场力做负功 非静电力 电源：通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置。 + + + + 电源 _ _ _ _ + + + + + + + 正极 负极 太阳能 → 电势能 一、电动势 思考：不同类型的电源是把什么能转化为电势能？ 化学能 → 电势能 机械能 → 电势能 一、电动势 　　不同的水泵，把相同质量的水抽到的最大高度是不同的。也就是能使相同质量的水增加的重力势能不同。那么，我们如何定义水泵这种抽水能力的不同？ 水流 水泵 　　可以用水泵使单位质量的水增加的重力势能，来定义水泵的抽水能力。 　 那么又该如何反映不同的电源将其他形式的能转化为电势能的本领的不同？ 　　非静电力对单位电荷量所做的功。 一、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与所移动的电荷量的比值叫做电动势（electromotive force）。 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.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。 一、电动势 电源的三个重要参数 3.电池的容量Q :电池放电时能输出的总电荷量。 单位：安·时(A·h) 毫安·时(mA·h) 1.电源的电动势E。 2.电源的内阻r :电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻,用符号r表示。 手机待机时间长短和哪个参数有关? 与电压一样吗？ 二、闭合电路欧姆定律及能量分析 思考与讨论 (1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？ ①在外电路中正电荷受静电力作用,从高电势向低电势运动,沿电流方向电势降低； ②通常在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。我们可以将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联（图12.2-3），这个电阻的电势也会沿电流方向降低。 二、闭合电路欧姆定律及能量分析 思考与讨论 (1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？ ①在外电路中正电荷受静电力作用,从高电势向低电势运动,沿电流方向电势降低； ②通常在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。我们可以将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联（图12.2-3），这个电阻的电势也会沿电流方向降低。 b d a c a b c d 二、闭合电路欧姆定律及能量分析 思考与讨论 (2) 对于闭合电路来说，内、外电路都会出现电势降低，电势能减少。那么，电流 I 跟电源的电动势 E 及内阻 r、外电路的电阻 R 之间会有怎样的关系呢? 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？ Q外=I2Rt Q内=I2Rt W非=qE=IEt 二、闭合电路欧姆定律及能量分析 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 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，这个结论叫作闭合电路欧姆定律。 二、闭合电路欧姆定律及能量分析 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 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 【答案】C 课堂小练 课堂小练 2.(多选)纯电阻电路中，若E表示电动势，U表示外电压，U′表示内电压，R表示外电路的总电阻，r表示内电阻，I表示干路电流，则下列各式正确的是 【答案】BD 课堂小练 3.(多选)如图所示，当可变电阻R＝2 Ω时，理想电压表的示数U＝4 V，已知电源的电动势E＝6 V，则 A.此时理想电流表的示数是2 A B.此时理想电流表的示数是3 A C.电源的内阻是1 Ω D.电源的内阻是2 Ω 【答案】AC 课堂小练 4.在如图所示的电路中，电阻R1＝9 Ω，R2＝15 Ω，R3＝30 Ω，电源内电阻r＝1 Ω，闭合开关S，理想电流表的示数I2＝0.4 A.求： (1)电阻R3两端的电压U3； (2)流过电阻R1的电流I1的大小； (2)电动势大小； 【答案】(1)6 V；(2)0.6A；(3)12 V； 再 见 A.U′＝IR B.U′＝E－U C.U＝E＋Ir D.U＝E $$