12.2 闭合电路的欧姆定律 课件-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦闭合电路的欧姆定律，涵盖电动势、内外电路构成、路端电压与负载关系等核心知识点。通过“灯泡串联后变暗”等生活问题导入，衔接部分电路欧姆定律，搭建从部分到闭合电路的认知支架。 其亮点在于以“思考与讨论”引导科学探究，通过能量守恒推导定律培养科学思维，结合U-I图像、功率分析深化能量观念。知识小结系统梳理公式与关系，助力学生构建知识网络，教师可高效开展概念教学与问题解决。

第十二章 电能 能量守恒定律 第2节 闭合电路的欧姆定律 我们知道，要想电路中产生电流必须用导线将电源、用电器连成闭合电路，那么电路中的电流大小与哪些因素有关？ 为什么多接几个小灯泡之后，会比之前要暗呢？ （2）内电路：电源内部的电路。 ①内阻r（纯电阻）：内电路的电阻。 ②内电压U内： 内电路上的电势降落。 （1）外电路：电源外部的电路。 ①外电阻R：外电路的电阻。 ②路端电压U外：外电路耗压 内电路 S 1、构成：用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。 r E R K 内电路 外电路 一、认识闭合电路 二、电动势 思考：你能说出闭合电路中外电路和内电路中电流的方向吗? E r S 外电路 内电路 I 在外电路中，电流方向由正极流向负极；在内电路中，电流方向为负极流向正极。 I a b c d 思考与讨论1:在外电路中，正电荷由电源正极流向负极。如果电路中只存在静电力的作用，会发生什么情况？ 在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子。但电流的方向为正电荷移动的方向，下面按正电荷的移动进行讨论。 参考答案：电源正极的正电荷与负极的负电荷很快就会中和，电路中不能维持稳定的电流。 思考与讨论2:为什么电源能让外电路中维持稳定的电流？ 这是因为电源能把负极的正电荷经过电源内部不断地搬运至正极。所以能让外电路中维持稳定的电流。 思考与讨论3:电源的这种能力是怎么来的呢？ + + + + + + + 正极 负极 + + + + - - - - 因此，在电源内部要使正电荷向正极移动，就一定要有一种与静电力方向相反的力作用于电荷，我们把这种力叫作非静电力。即电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，非静电力做功，电荷的电势能增加。 + + + + + + + 正极 负极 + + + + - - - - 在电源内部，存在着由正极指向负极的电场。在这个电场中，静电力阻碍正电荷向正极移动。 1.从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能 在化学电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能； 思考与讨论：想一想，不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗？ 参考答案：不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领一般不同，电动势就是反映电源把其他形式的能转化为电势能本领强弱的物理量。 2.电动势 （1）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。 （2）电动势公式 E表示电动势；W是非静电力做功；q表示电荷量。 （3）电动势在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。 （4）单位：功 W 的单位是焦耳（J），电荷量 q 的单位是库仑（C），电动势 E 的单位与电势、电压的单位相同，是伏特（V）。 （5）电动势由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关。对于常用的干电池来说，电动势跟电池的体积无关。 1.部分电路欧姆定律 导体中的电流 I 跟导体两端的电压 U 成正比，跟导体的电阻 R 成反比。 2.闭合电路中的电势变化情况 （1）在外电路中，正电荷在静电力的作用下从电势高的位置向电势低的位置移动，在外电路中，沿电流方向电势降低。 三、闭合电路欧姆定律及其能量分析 （2）在内电路中，电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫内电 阻，简称内阻。 如图将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联，则内阻沿电流方向电势降低。 E r 内电路 电源与内阻 思考与讨论：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？ 电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，所以可以用电流做功的多少来研究电流 I 跟电源的电动势 E 及内阻 r、外电路的电阻 R 之间的关系。 设电源电动势为E，内阻为r，外电路的用电器都是纯电阻为R，闭合电路的电流为I。 （1）电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功？ 非静电力做功将其他形式的能转化为电能，转化的数值与非静电力做的功 W 相等。时间 t 内电源输出的电能为：W＝Eq ＝EIt （2）在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？ 在时间 t内，外电路转化的内能为：Q外 ＝ I2Rt 四、路端电压与负载及电流的关系 思考:电压表测量的是否是电源电动势？ 1.对于确定的电源来说，和是一定的。当外电路只有电阻时 （1）当外电阻 电流 称为断路电压 路端电压 极端情况 外电阻 电流 路端电压 （2）当 电流 极端情况 称为短路电流 2.路端电压随电流变化的U-I图像 U I I短 E 在横轴上的截距： 图像斜率的绝对值： 在纵轴上的截距： 表示电源的电动势E 表示电源的短路电流 表示电源的内阻。内阻越大，图线越陡。 综上所述：这个图象反映的是电源的信息 思考:这个图象和之前学过的图象有什么区别？ 3.闭合电路的图象 U o I E U0 M（I0,U0） β α b a N I0 Im ①右图中为闭合电路（电源）的U-I图象；为部分电路(外电阻)的图象。 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的斜率的绝对值表示电源内阻的大小、的斜率的绝对值表示接入电路中外电阻的大小。 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。 1.电源总功率: P总=IE（普遍适用） P出=IU=IE-I2r (普遍适用) 思考：外电路为纯电阻电路，电源的总功率还可怎样表达？ 思考：外电路为纯电阻电路，电源的输出功率还可怎样表达？ (适用：外电路为纯电阻电路) 五、 电源的功率和效率 2.电源输出功率:外电路消耗功率。 闭合电路整体消耗电能总功率 5.电源输出功率与外电阻的关系（ ） ① ②最大输出功率与外电阻的关系 推导： 可看出，当时， 达到最大值， ③图象 R与r越接近则电源输出功率越大 P R r E2/4r R1R2=r2 （3）当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？ 在时间 t 内，内电路转化的内能为：Q内＝ I2rt 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能的总和，即：W＝Q外 ＋Q内 将 W、Q 外 和 Q 内 的表达式代入上述关系式有: EIt ＝ I2Rt ＋ I2rt E ＝ IR ＋ Ir 3.闭合电路欧姆定律 的电阻之和成反比。这个结论叫作闭合电路的欧姆定律。 （2）闭合电路的欧姆定律也可以写为：E ＝U 外 ＋ U 内 即：电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。 U外 表示 IR，它是外电路总的电势降落； U内 表示 Ir，它是内电路的电势降落。 （1） 闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路 1.在如图所示的电路中，电源的内阻r=1.0Ω，电阻R=9.0Ω，不计电流表的内阻。闭合开关S后，电流表的示数I=0.20A．电源的电动势E为（　） A．2.0V B．3.0V C．4.0V D．5.0V A E r S R A 2.关于电动势，下面的说法正确的是（　） A．电源的电动势等于电源没有接入电路时，两极间的电压，所以当电源接入电路时，电动势将发生改变 B．闭合电路时，并联在电源两端的电压表的示数就是电源的电动势 C．电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小的物理量 D．在闭合电路中，电源的输出功率随外电路电阻的增大而增大 C 3.如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中 (　　) A．电压表与电流表的示数都减小 B．电压表与电流表的示数都增大 C．电压表的示数增大，电流表的示数减小 D．电压表的示数减小，电流表的示数增大 A $