4.2 闭合电路的欧姆定律 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

null这是一块可以改变内电阻的铅蓄电池。在两个连通的水槽中装有硫酸溶液，两边的水槽中插入正负极板，有探针紧靠在极板边，通过打气的方式可以改变两水槽间连通部分的横截面积，从而改变电池的内电阻。在电池的两极间接上，一个最大阻值为200欧的滑动变阻器，调节滑动变阻器可以改变电池放电的电流。在滑动变阻器的两端接一块电压表，测量电池的外电压U1。在两个探针间也接一块电压表，测量在液体内两个电极间的电压及内电压U2。接通电路，先改变滑动变阻器的阻值，记录每一次测量到的内电压和外电压，填入表格。再改变电池的内电阻，记录每一次测量到的内电压和外电压，填入表格。通过实验可以看到，电池的内外电压之和基本不变。现在我们来研究模拟有内电阻电池的内外电压的关系。用两节一号干电池和一个32欧的电位器制作一个可变内电阻的电源，外接一个五十欧的滑动变阻器。分别在变位器和滑动变阻器两端各接上一块电压表。就构成了研究电池内外电压关系的实验电路图。实验时可以先调节滑动变阻器，改变外电阻，测量内外电压。在调节电位器改变内电阻，测量内外电压，把测量的结果填入表格中。通过实验可以看到，电池的内外电压之和是一个不变的量。 nullnull试教板上的四个小灯泡的规格相同，我们连接好闭合电路。首先闭合控制第一个小灯泡的开关，观察小灯泡的亮度。然后再闭合控制第二个小灯泡的开关，观察两个小灯泡的亮度，再依次闭合控制第三个、第四个小灯泡的开关，可以看出小灯泡的亮度逐渐变暗。这是由于电源内部也存在电阻外电路，电阻减小时电压降低，灯泡变暗。 第二节 闭合电路的欧姆定律 Physics 第四章 闭合电路 学习目标 了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和。 02 理解电动势的概念，知道电动势是描述非静电力做功本领的物理量。 01 理解闭合电路的欧姆定律，掌握其表达式。 03 重点 重难点 会分析路端电压与负载的关系。 04 重点 电动势 01 闭合电路： 用导线把电源、用电器连成的电路 1.电路 内电路：电源内部的电路 内电路上的电阻称为内阻。 外电路：电源外部的电路 外电路上的电阻称为外电阻。 外电路中：电流由电势高的正极流向电势低的负极。 电流方向 2.非静电力 电源提供的用来克服静电力做功而把正电荷由负极搬到正极的力。 + + + + 电源 _ _ _ _ + + + + + + + 正极 负极 内电路中：电流从电势低的负极流向电势高的正极。 3.内、外电路能量转化关系 电源外部： 电场力做正功，电势能转化为其他形式的能。 电源内部： 非静电力做正功，其他形式的能转化为电能。 通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置。 电源内部也有电阻，叫作电源的内阻(符号用 r 表示)。 4.电源（能量转化角度） 反映电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小。 5.电动势 在电源内部：非静电力移动电荷，增加电荷的电势能。 在物理学中，我们用非静电力所做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，叫作电动势。 (1)定义： (2)公式： 单位：伏特，符号为V。 (3)物理意义： 在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。 E = (1)电源是通过静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。(　　) (2)E=只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源内非 静电力的特性决定。(　　) (3)一节1.5 V的5号干电池和一节1.5 V的7号干电池把其他形式的能转化为电能的本领一样大。(　　) (4)电动势定义式E=中的W与电压U=中的W是同种性质力所做的 功。(　　) (5)电动势跟电源的体积无关，外电路变化时，电动势也变化。(　　) × √ √ × × 辨析 1.铅蓄电池的电动势为2 V，这表示 A.电源将1 C的正电荷从正极移至负极的过程中，2 J的化学能转变为电能 B.电源将1 C的正电荷从负极移至正极的过程中，2 J的化学能转变为电能 C.铅蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变为电能 D.铅蓄电池比一节干电池(电动势为1.5 V)的体积大，故电动势大 √ 例题 铅蓄电池的电动势为2 V，表示非静电力将1 C的正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功为2 J，即2 J的化学能转变为电能，与时间无关，故A、C错误，B正确； 电源的电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领，铅蓄电池的电动势比一节干电池的电动势大，与二者的体积大小无关，故D错误。 研究闭合电路欧姆定律 02 1.由欧姆定律，外电路中电流由电势高的一端流向低的一端，在外电阻上沿电流方向电势是降低的。三个电阻上的电势降分别为U1、U2、U3，外电路上降低的电势总和U外=U1+U2+U3，同理，在内阻上也应有电势降低。在电源内部由负极到正极电势升高，当电源不接用电器时，升高的数值等于电源电动势E。猜一猜：电流在内外电路上降低的电势 U内和U外的关系如何？ E=U外+U内 2.电动势E、外电路电压U外、内电路电压U内三者的定量关系。 如图： 两个烧杯内装入稀硫酸，分别插有作为电源正、负极的铜片和锌片。U形玻璃管内放入粗棉线，利用粗棉线把稀硫酸溶液连成一体。这个装置构成了一个化学电源，只需改变棉线粗细，就可改变电源内阻。 电压表V1、V2分别用于测量电源的外电压和内电压(内电压通过插在正、负电极旁边的两根铜丝测得)。 (1) 使滑动变阻器接入电路的电阻最大， 仅闭合S1，记下电压表V1的示数U1。 仅闭合S1，则电压表V1测的是电源两源的电压，则U1与电源的电动势相等。 想一想：U1与电源的电动势有什么关系？ (2)闭合开关S1、S2、S，并逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，观察电压表V1和V2示数的变化。 V1测的是滑动变阻器两端电压U外，V2测的是电源内电压U内，R减小，则U外减小，U内变大，E=U外+U内。 想一想：E、U外、U内之间有什么定量关系。 如图为一闭合电路，闭合开关后 (1)在外电路和内电路中，沿电流方向的各点的电势如何变化？ 在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路中沿电流方向电势升高。 3.从能量守恒角度分析电路中的能量 (2)若电源电动势为E，电路中的电流为I，在t时间内，非静电力做功产生的电能是多少？内、外电路中产生的焦耳热分别为多少？根据能量守恒定律，它们之间有怎样的关系？ 非静电力做功产生的电能为 EIt 外电路产生的焦耳热 Q外=I2Rt 内电路产生的焦耳热 Q内=I2rt 它们之间的关系 EIt=I2Rt+I2rt 变形得 E=I(R+r)。 (3)内、外电路电势如何变化？ 外电路中沿电流方向电势降落，电压为U外=IR；内电路中，一方面因为电源有内阻，电势降落，U内=Ir，另一方面，非静电力做功,使电势升高，升高的电势为E，即内电路中电势是升中有降，关系为E=U外+U内 =I(R+r)。 (2)E=IR+Ir 闭合电路的欧姆定律 1.闭合电路的欧姆定律： 闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比。 2.表达式： 3.另外两种表达形式： (1)E=U外+U内 I= 公司logo 公司logo 要点归纳 2.(2025·深圳市罗湖区期末)如图所示，R为电阻箱， V为理想电压表。当电阻箱的示数R1=2.0 Ω时，电压表的示数U1=4.0 V；当电阻箱的示数R2=5.0 Ω时，电压表的示数U2=5.0 V。则此电源的电动势、内阻分别是 A.E=6 V，r=1 Ω B.E=3 V，r=2 Ω C.E=3 V，r=1 Ω D.E=6 V，r=2 Ω √ 例题 根据题意，由欧姆定律I=可得，当电阻箱的示数R1=2.0 Ω时，电路中的电流为I1==2 A，当电阻箱的示数R2=5.0 Ω时，电路中的电流为I2==1 A，由闭合电路欧姆定律U=E-Ir有U1=E-I1r，U2=E-I2r，联立代入数据解得E=6 V，r=1 Ω，故选A。 分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，注意电压表测哪部分电压，电流表测哪个用电器电流。 闭合电路问题的求解方法 部分电路的欧姆定律应用于某部分电路； 闭合电路的欧姆定律应用于全电路，应加以区分。 开关断开、闭合对应于电路的两种形式，可列两方程，要加强方程的思想。 公司logo 公司logo 总结提升 路端电压与负载的关系 03 观察当接入电路中的灯泡逐渐增多时，灯泡的亮度会如何变化？ 公司logo 公司logo 情境导入 1.在如图所示的电路中，电源的电动势E=10 V，内电阻r=1 Ω，试求当外电阻R分别是3 Ω、4 Ω、9 Ω时所对应的路端电压。 通过数据计算，你发现了怎样的规律？ 路端电压分别为7.5 V、8 V、9 V。随着外电阻R的增大， 路端电压逐渐增大。 2.根据闭合电路欧姆定律写出路端电压U与干路电流I之间的关系式，并画出U-I图像。 由 E=U+U内 及 U内=Ir 得U=E-Ir，U-I 图像如图所示。 (1)路端电压U (2)负载R 1.路端电压与负载 是外电路上总的电势降落，又叫外电压。 电路中消耗电能的用电器称为负载。 公司logo 公司logo 要点归纳 2.路端电压与干路电流的关系 (1)路端电压的表达式： (2)路端电压随外电阻的变化规律： U=E-Ir 外电阻 R 增大 I= 电流 I 减小 内电压减小 U内=Ir U=E-Ir 路端电压增大 公司logo 公司logo 要点归纳 路端电压与干路电流的U-I图像是一条向下倾斜的直线，如图甲所示。 (4)U-I 图像 (3)两种特殊情况（U=E-Ir）： 当外电路断开时，I=0，U=E，即断路时路端电压等于电源电动势。 当电源两端短路时，外电阻R=0，此时电流I= 。 实际操作不允许 公司logo 公司logo 要点归纳 (4)U-R图像 路端电压与负载电阻的U-R图像是一条 路端电压趋近于E的渐近线，如图乙所示。 乙 3.路端电压与负载的关系 (1)路端电压与R的关系式： (2)R 增大，U 增大，R 减小，U 减小。 (3)当R=0时，U=0；当R=∞时，U=E。 U=E - 公司logo 公司logo 要点归纳 依据路端电压与电流的函数关系式，分析U-I关系图像的斜率大小及截距的物理意义。 答案　纵轴截距表示电源的电动势 横轴截距表示短路电流I短= 斜率的大小表示内阻，即k===r。 公司logo 公司logo 讨论与交流 3.(多选)(2024·佛山市高二期中)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是 A.电源的电动势为6.0 V B.电源的内阻为12 Ω C.电源的短路电流为0.5 A D.电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω √ √ 例题 由闭合电路欧姆定律E=U+Ir得U=E-Ir,可知该电源的U-I图像纵轴截距为电源的电动势,即E=6.0 V，故A正确； 由于横轴对应的路端电压不等于零，故横轴截距0.5 A并不是电源的短路电流。内阻应按斜率的绝对值计算，即r== Ω=2 Ω，故B、C错误； 由闭合电路的欧姆定律可得电流I=0.3 A时，外电阻R=-r=18 Ω，故D正确。 4.如图所示，甲图中滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示。不考虑电表对电路的影响。 (1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图像应分别为U-I图像中的哪一条直线？ 答案　 (1) AC　BC　 (2) 3 Ω　12 Ω　 (3) 8 V　1 Ω (2)定值电阻R0、滑动变阻器的总电阻R分别为多少？ (3)求出电源的电动势和内阻。 (1)当滑动变阻器的滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中电流增大，定值电阻R0的电压增大，路端电压减小，由题图乙分析可得 V1对应AC、 V2对应BC。 (2)由题意得R0== Ω=3 Ω 当滑动变阻器接入电路的电阻取最大值时，电流最小Imin=0.5 A， 而UR=U2-U1=7.5 V-1.5 V=6 V 所以滑动变阻器总电阻R== Ω=12 Ω (3)因为U2=E-Ir，则内阻r== Ω=1 Ω 所以E=U2+Ir=7.5 V+0.5×1 V=8 V。 闭合电路欧姆定律 研究闭合电路欧姆定律 路端电压与负载的关系 意义：反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小 电动势 E=U+Ir 单位：伏特，符号为V 表达式：I= E=U外+U内 E=IR+Ir 表达式：U=E - 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $是叫坂上的四个小灯泡的规格相同。我们连接好闭合电路，首先闭合控制一个小灯泡的开关，观察小灯泡的亮度。然后再闭合控制两个小灯泡的开关，观察两个小灯泡的亮度。在依次闭合控制三个、四个小灯泡的开关，可以看出小灯泡的亮度逐渐变暗。 null