2.1 电动势　闭合电路的欧姆定律（课件）《电工基础》（高教版·第2版）同步精品课堂

2.1 电动势　闭合电路的欧姆定律 同步精品课堂—中职专业课 《电工基础》（高教版·第2版） 1 学习 目标 理解电动势的定义、物理意义，掌握其符号（E、e(t)）、国际单位（伏特，V）及方向规定 学习目标 掌握闭合电路欧姆定律的数学表达式，能分析开路、短路时的电压和电流特点 理解负载获得最大功率的条件（R=R₀）及最大功率计算方法 培养电路分析的逻辑思维，提升运用理论解决简单电路问题的能力 新知学习 “同学们，家里的手电筒用久了会变暗，这和电池的‘能力’有关；电动车换不同功率的电机，续航和动力会变化，这又和电路中的功率分配有关。今天我们就来揭开这些现象的面纱：电池提供电能的能力用什么衡量？电路中电流、电压如何计算？电机怎样才能发挥最大效能？带着这些问题，我们一起学习电动势、闭合电路欧姆定律及负载功率的奥秘。” 新知学习 情景导入 新知学习 电动势 新知学习 衡量电源的电源力大小及其方向的物理量叫做电源的电动势。 电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。 电动势通常用符号 E 或 e (t)表示，E 表示大小与方向都恒定的电动势(即直流电源的电动势)，e (t)示大小和方向随时间变化的电动势，也可简记为 e 。 电动势的国际单位制为伏特，记做 V 。 电动势的大小等于电源力把单位正电荷从电源的负极，经过电源内部移到电源正极所作的功。如设 W 为电源中非静电力(电源力)把正电荷量 q 从负极经过电源内部移送到电源正极所作的功，则电动势大小为 电动势是一个标量。 电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极，即与电源两端电压的方向相反。 新知学习 电动势 新知学习 图中 R0 表示电源的内部电阻，R 表示电源外部连接的电阻(负载)。闭合电路欧姆定律的数学表达式为 E  RI + R0I 或 简单的闭合由路 新知学习 闭合电路的欧姆定律 新知学习 外电路两端电压 ，显然，负载电阻 R 值越大，其两端电压 U 也越大；当 R >> R0 时(相当于开路)，则 U = E；当 R << R0时(相当于短路)，则 U = 0，此时一 般情况下的电流 (I = E / R0) 很大，电源容易烧毁。 新知学习 闭合电路的欧姆定律 新知学习 【例2-1】 如图 2-2 所示，当单刀双掷开关 S 合到位置 1 时，外电路的电阻 R1 = 14Ω，测得电流表读数 I1 = 0.2 A；当开关 S 合到位置 2 时，外电路的电阻 R2 = 9Ω，测得电流表读数 I2 = 0.3 A；试求电源的电动势 E 及其内阻 R0 。 新知学习 闭合电路的欧姆定律 新知学习 新知学习 闭合电路的欧姆定律 新知学习 解:根据闭合电路的欧姆定律，列出联立方程组 解得：R0  1 ，E  3 V。本例题给出了一种测量直流电源电动势 E 和内阻R0的方法。 新知学习 负载获得最大功率的条件 新知学习 容易证明：在电源电动势 E 及其内阻保持不变时，负载 R 获得最大功率的条件是 R =R0，此时负载的最大功率值为 电源输出的最大功率是 新知学习 负载获得最大功率的条件 新知学习 电源输出功率与外电路(负载)电阻的关系曲线 简述电动势的定义及国际单位。 答案：电动势是衡量电源力大小及方向的物理量，大小等于电源力把单位正电荷从负极经内部移到正极所做的功，国际单位为伏特（V）。 随堂练习 写出闭合电路欧姆定律的表达式，并说明短路时的特点。 答案：表达式为E=RI+R₀I（或I=E/(R+R₀)）。短路时R≈0，U=0，电流I=E/R₀，通常很大易烧毁电源。 随堂练习 答案：B 解析：直流电源的电动势大小和方向恒定，用符号E表示；e(t)表示大小和方向随时间变化的电动势；U表示电压；R₀表示电源内阻。 1.下列符号中，用于表示直流电源电动势的是（ ） A.e(t) B.E C.U D.R₀ 课堂练习 答案：C 解析：电动势的国际单位制为伏特，记做V；安培是电流单位，欧姆是电阻单位，瓦特是功率单位。 2.电动势的国际单位是（ ） A.安培 B.欧姆 C.伏特 D.瓦特 课堂练习 答案：D 解析：电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向正极，与电源两端电压的方向相反。 3.关于电动势的方向，下列说法正确的是（ ） A.从电源正极经外部指向负极 B.从电源负极经外部指向正极 C.从电源正极经内部指向负极 D.从电源负极经内部指向正极 课堂练习 答案：B 解析：电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，此时外电路开路，无电流，两极间电压等于电动势。 4.电源没有接入电路时，两极间的电压等于（ ） A.电源内阻电压 B.电动势 C.0 D.负载电压 课堂练习 答案：C 解析：闭合电路中，电源电动势等于外电路电阻的电压（RI）与内电路电阻的电压（R₀I）之和，即E=RI+R₀I。 5.闭合电路欧姆定律的表达式为（ ） A.E=R₀I-RI B.E=RI-R₀I C.E=RI+R₀I D.E=R+R₀ 课堂练习 答案：B 解析：当R>>R₀时，电路中电流I趋近于0，内电压R₀I趋近于0，根据U=E-R₀I，此时U≈E。 6.当外电路开路时（R>>R₀），外电路两端电压U等于（ ） A.0 B.E C.R₀I D.RI 课堂练习 答案：C 解析：短路时R趋近于0，根据闭合电路欧姆定律I=E/(R+R₀)，此时I≈E/R₀。 7.当外电路短路时（R<<R₀），电路中的电流I等于（ ） A.E/R B.E/(R+R₀) C.E/R₀ D.0 课堂练习 答案：C 解析：在电源电动势E和内阻R₀不变时，负载电阻R获得最大功率的条件是R等于电源内阻R₀。 8.负载获得最大功率的条件是（ ） A.R>R₀ B.R<R₀ C.R=R₀ D.与R和R₀无关 课堂练习 答案：C 解析：电动势是标量；其方向与电源两端电压方向相反；大小E=W/q，与移送的电荷量q无关；单位是伏特，故C正确。 9.下列关于电动势的说法，正确的是（ ） A.电动势是矢量 B.电动势的方向与电源两端电压方向相同 C.电动势的大小与移送的电荷量无关 D.单位是安培 课堂练习 答案：B 解析：当R=R₀=2Ω时，负载获得最大功率，根据P=E²/(4R₀)，代入得P=12²/(4×2)=144/8=18W。 10.电源电动势E=12V，内阻R₀=2Ω，外电阻R=2Ω，此时负载功率为（ ） A.12W B.18W C.9W D.6W 课堂练习 答案：电动势 解析：电动势的定义为衡量电源的电源力大小及其方向的物理量。 1.衡量电源的电源力大小及其方向的物理量叫做电源的______。 课堂练习 答案：E；e 解析：E表示大小与方向都恒定的电动势（直流电源），e(t)表示随时间变化的电动势，可简记为e。 2.直流电源的电动势通常用符号______表示，随时间变化的电动势简记为______。 课堂练习 答案：伏特；V 解析：电动势的国际单位是伏特，符号为V。 3.电动势的国际单位制为______，记做______。 课堂练习 答案：负极；正极 解析：电动势大小的定义为电源力把单位正电荷从电源负极经内部移到正极所做的功。 4.电动势的大小等于电源力把单位正电荷从电源的______，经过电源内部移到电源______所作的功。 课堂练习 答案：E/(R+R₀) 解析：由E=RI+R₀I变形，可得I=E/(R+R₀)，这是闭合电路欧姆定律的另一种表达式。 5.闭合电路欧姆定律的数学表达式可写为E=RI+R₀I或I=______。 课堂练习 答案：开路；短路 解析：R>>R₀时相当于开路，此时U=E；R<<R₀时相当于短路，此时U=0。 6.当外电路______时（R>>R₀），外电路两端电压U=E；当外电路______时（R<<R₀），外电路两端电压U=0。 课堂练习 答案：E-R₀I 解析：闭合电路中，外电路电压（路端电压）等于电动势减去内电路的电压降，即U=E-R₀I。 7.外电路两端电压U=______（用E、R₀、I表示）。 课堂练习 答案：E/R₀ 解析：短路时R趋近于0，根据I=E/(R+R₀)，此时电流I≈E/R₀。 8.当外电路短路时，电路中的电流I=______，此时电流很大，电源容易烧毁。 课堂练习 答案：R=R₀ 解析：负载获得最大功率的条件为负载电阻R等于电源内阻R₀。 9.在电源电动势E及其内阻保持不变时，负载R获得最大功率的条件是______。 课堂练习 答案：E²/(4R₀) 解析：当R=R₀时，负载最大功率为E²除以4倍的电源内阻，即Pimax=E²/(4R₀)。 10.负载获得的最大功率值Pimax=______（用E、R₀表示）。 课堂练习 课堂小结 感谢观看 $