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

12.2.1闭合电路欧姆定律 1 问题引入 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？ 1.电源中是什么力把正电荷从负极搬运到正极的？做正功还是负功？ 外电路 内电路 正极 电源 负极 一.电源 非静电力 正功 A B 连通器 水势A 水势B 抽水机 思考：对比两个过程能量转化方向的区别 结论：抽水机是通过“非重力”做功把其他形式能转化为重力势能的装置。 结论：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。它可以维持电源两极间恒定的电势差，使电路中有持续稳定的电流。 2.电源是一个什么样的装置？（类比抽水机） 3.不同类型电源，能否用非静电力做功的多少来反映电源内非静电力做功的本领？为什么？ 干电池 铅蓄电池 锌汞电池 eg、干电池内移送1C的电荷量时，可将1.5J的化学能转化为电势能。 铅蓄电池内移送0.6C的电荷量时，可将1.2J的化学能转化为电势能。 不能，因为做功的多少还跟移动电荷的多少有关，用移动1C电荷时非静电做的功多少反映做功的本领。 2.定义：在电源内部，非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功 W 与被移送电荷 q 的比值。用符号 E 表示。 1.物理意义：反映电源把其他形式能转化成电势能本领大小的物理量 3.定义式： 4.单位：伏特1V=1J/C 电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关。 标量？矢量？ 电动势为标量。但为了研究问题方便，常认为其有方向，规定其方向在电源内部由电源负极指向正极。 二、电动势 2、能量是如何转化的? 其它形式能转化为电势能，E大小反映生电本领 W表示电源内部非静电力做的功 W表示电源外部电场力做的功 辨析 电势能转化为其它形式能，U大小反映耗电本领 1、两个比值定义式对比 vs 非 电 三、闭合电路欧姆定律及能量分析 问题1.电源内部非静电力做了多少功？能量如何转化？ 电源内部: E r S 负载 A B I 情景：电源电动势为E,内阻为r,与一个负载接成闭合电路，设负载两端电压为U ,电路中电流为I ,通电时间为t。 化学能 电能 其他形式能 非静电力做功 电流做功 问题2：这些电能在哪些地方转化成其他形式能量？ 外电路: 内电路: 根据能量守恒定律,有： 能量关系： 功率关系： 电压关系： 如果外电路是纯电阻电路，那么： 即： r E R S 内电路 外电路 闭合电路欧姆定律 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 1、内容: E＝U外＋Ir 2、表达式: 3、推导式: E＝U外＋U内 E＝IR＋Ir U外＝E－Ir 只适用于外电路为纯电阻的闭合回路 既适用于外电路为纯电阻电路也适用于非纯电阻电路 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. E＝U外＋U内 思考：电路中电势变化情况是什么样的？ （1）在外电路中，沿电流方向电势降低。 （2）在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”。 a b 【例】如图所示的电路中，当开关接点时，标有“，”的小灯泡正常发光，当开关接点时，通过电阻的电流为，这时电阻两端的电压为。求： (1)电阻的阻值； (2)电源的电动势和内阻。 （1）；（2）6V，1Ω 【详解】（1）当开关S接b点时，电压为5V，电流为1A，由欧姆定律可得，电阻R的值为 （2）由公式得，小灯泡的额定电流为 当开关接a时，根据闭合电路欧姆定律得其中 当开关接b时，有 又 联立解得 r=1Ω 【探究结论】 R增大，电流减小，路端电压增大 R减小，电流增大，路端电压减小 四、路端电压与负载的关系 如何解释课堂引入的问题？ 闭合电路欧姆定律： 变形式: 思考: 当外电路断路时，路端电压是多少？ 当外电路短路时，电流会是无穷大吗？ A B A B 断路(R→∞ I=0) 短路(R=0) 结论：当外电路断路时，路端电压等于电动势; 当外电路短路时，电路中的电流I短=E/r，內电压等于电动势。 思考：可以用非理想电压表直接接电源两端，测出电动势吗？ (1)图象的函数表达式 ②在横轴上的截距表示电源的短路电流 ①在纵轴上的截距表示电源的电动势E (2)图象的物理意义 U I O E I短 θ 断路 短路 五、电源的U-I曲线 因E,r为定值，类比数学一次数:y=kx+b ③图像斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大， 图线倾斜得越厉害。 电源的内阻 练习： 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差。根据实验数据作出U-I图像如图所示，该电池的电动势、内阻分别为（ 　　） A．1.45V，1.30Ω B．1.45V，2.90Ω C．0.45V，2.8Ω D．0.5V 1.45Ω A A【详解】根据闭合电路欧姆定律有 则该电池的电动势为图线的纵轴截距 内阻为图线的斜率绝对值故选A。 $