閉合電路歐姆定律高二上學(xué)期物理人教版2019必修第三冊(cè)

人教版物理必修三第十二章

電能

能量守恒定律第二節(jié)

閉合電路歐姆定律1討論交流：小燈泡并聯(lián)越多亮度會(huì)如何變化？為什么？?jī)蓤D中小燈泡的規(guī)格都相同，兩個(gè)電路中的電池也相同。如何解釋這一現(xiàn)象呢?下面就討論這個(gè)問(wèn)題.多個(gè)并聯(lián)的小燈泡的亮度明顯比單獨(dú)一個(gè)小燈泡

。

暗一、閉合電路討論交流：（1）閉合電路由哪幾部分組成？在內(nèi)、外電路中電流是怎樣的？（2）從做功的角度分析在外電路中正電荷受什么力作用？什么力做功？功能如何轉(zhuǎn)化？?jī)?nèi)電路呢？

外電路內(nèi)電路由導(dǎo)線、電源和用電器連成的電路叫作閉合電路。閉合電路包括外電路和內(nèi)電路。外電路：電源外部的電路叫外電路。

包括用電器、開(kāi)關(guān)導(dǎo)線等。內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路叫內(nèi)電路。

如發(fā)電機(jī)的線圈、電池的溶液等。閉合電路=外電路+內(nèi)電路在外電路中，正電荷由電源正極流向負(fù)極。電源之所以能維持外電路中穩(wěn)定的電流，是因?yàn)樗心芰Π褋?lái)到負(fù)極的正電荷經(jīng)過(guò)電源內(nèi)部不斷地搬運(yùn)到正極．那么，電源的這種能力是怎么來(lái)的呢？rERS+++---+++++++++抽水機(jī)增加水的重力勢(shì)能電源增加電荷的電勢(shì)能不同的抽水機(jī)抽水的本領(lǐng)(舉起高度)不同使單位質(zhì)量的水所增加的重力勢(shì)能不同不同的電源非靜電力做功的本領(lǐng)不同使單位正電荷所增加的電勢(shì)能不同電源二、電源的工作原理二、電源的工作原理1.電源內(nèi)部的正電荷受到靜電力的方向？靜電力做正功還是負(fù)功？電勢(shì)能如何變化？2.電源內(nèi)部是什么力把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極的？做正功還是負(fù)功？F非靜電力F靜電力電源把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極的過(guò)程中，非靜電力在做功，使電荷的電勢(shì)能增加。電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能的裝置。討論交流：兩種電源：手搖發(fā)電機(jī)中非靜電力是電磁作用，它使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能?；瘜W(xué)電池中非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。手搖發(fā)電機(jī)電磁作用化學(xué)電池化學(xué)作用電源的實(shí)質(zhì)：從能量轉(zhuǎn)化的角度看，電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置。怎樣描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小？三、電動(dòng)勢(shì)1.5V干電池討論交流：非靜電力做功的本領(lǐng)最強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)堿性干電池——將1C的正電荷由電源負(fù)極搬運(yùn)到正極，其非靜電力做功1.5J。鋰電池——將1C的正電荷由電源負(fù)極搬運(yùn)到正極，其非靜電力做功3.7J。鉛蓄電池——將1C的正電荷由電源負(fù)極搬運(yùn)到正極，非靜電力做功2J。3.7V手機(jī)電池1.定義：非靜電力把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極所做的功跟被搬運(yùn)的電荷量的比值。用符號(hào)E表示。電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。標(biāo)量3.單位：伏特（V）1V=1J/C4.物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能本領(lǐng)的

大小。

5.特點(diǎn):由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積和外

電路均無(wú)關(guān)。2.定義式：（W：非靜電力做的功q：電荷量）電源的三個(gè)參數(shù)1.電動(dòng)勢(shì)E:由電源中非靜電力的特性（電源本身性質(zhì)）決定，跟W、q無(wú)關(guān)，與電源的體積、形狀無(wú)關(guān)，與是否聯(lián)入電路及外電路的情況無(wú)關(guān)。2.電源的內(nèi)阻r∶電源的內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的，所以也有電阻，這個(gè)電阻叫做電源的內(nèi)阻。電源內(nèi)部的電路可以等效為一個(gè)沒(méi)有電阻的理想電源與內(nèi)電阻的串聯(lián)。3.電池的容量Q∶電池放電時(shí)能輸出的總電荷量，通常以安培時(shí)（A·h）或毫安時(shí)（mA·h）作單位.rE內(nèi)電路電壓U電動(dòng)勢(shì)E物理意義電場(chǎng)力做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)非靜電力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)定義式U＝W/q，W為電場(chǎng)力做的功E＝W/q，W為非靜電力做的功單位伏特(V)伏特(V)聯(lián)系電動(dòng)勢(shì)等于電源未接入電路時(shí)兩極間的電壓值電壓與電動(dòng)勢(shì)比較閉合電路中的能量又是如何轉(zhuǎn)化的呢？四、閉合電路歐姆定律討論交流：設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，外電路電阻為R，閉合電路的電流為I，①寫(xiě)出在t時(shí)間內(nèi)，外電路中消耗的電能Q外的表達(dá)式？

②寫(xiě)出在t時(shí)間內(nèi)，內(nèi)電路中消耗的電能Q內(nèi)的表達(dá)式？

③寫(xiě)出在t時(shí)間內(nèi)，電源中非靜電力做的功W的表達(dá)式？根據(jù)能量守恒定律它們之間有什么關(guān)系？

1、部分電路歐姆定律的內(nèi)容是什么？2、閉合電路中的電流I與哪些因素有關(guān)呢？

部分電路歐姆定律：I=U/R在外電路中，電流方向由正極流向負(fù)極，沿電流方向電勢(shì)降低.靜電力做正功電勢(shì)能減少,電勢(shì)能轉(zhuǎn)化成其他形式能量.

在內(nèi)電路中，通過(guò)非靜電力做功使正電荷由負(fù)極移到正極，所以電流方向?yàn)樨?fù)極流向正極。內(nèi)電路一方面，存在內(nèi)阻，沿電流方向電勢(shì)也降低；另一方面，沿電流方向存在電勢(shì)“躍升”.非靜電力做功電勢(shì)能增加，其他形式能量轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能.1.電路中的能量轉(zhuǎn)化合上開(kāi)關(guān)，電路中有電流的同時(shí)伴隨能量的轉(zhuǎn)化，在時(shí)間t內(nèi)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能：W非靜電力=qE=IEt電流流經(jīng)外電阻R時(shí)，在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)化的內(nèi)能:外電路產(chǎn)生電熱為：Q外=I2Rt電流流經(jīng)內(nèi)電阻r時(shí)，在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)化的內(nèi)能：內(nèi)電路產(chǎn)生電熱為：Q內(nèi)=I2Rt根據(jù)能量守恒定律，非靜電力做的功應(yīng)該等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和。W=Q外+Q內(nèi)

IEt=I2Rt+I2rt

外電路內(nèi)電路2.閉合電路歐姆定律由IEt=I2Rt+I2rt可得：E=IR+Ir

外電路內(nèi)電路E=U外+U內(nèi)閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比，這個(gè)結(jié)論叫做閉合電路歐姆定律.適用范圍：外電路為純電阻的電路.由E=IR+Ir可得：適用范圍：外電路為非純電阻的電路.即：電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電路電勢(shì)降落之和。表達(dá)式物理意義適用條件I＝E/(R+r)電流與電源電動(dòng)勢(shì)成正比，與電路總電阻成反比純電阻電路E＝I(R＋r)①E＝U外＋I(xiàn)r②E＝U外＋U內(nèi)③電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電路中內(nèi)、外電壓之和①式適用于純電阻電路；②③式普遍適用EIt＝I2Rt＋I(xiàn)2rt④W＝W外＋W內(nèi)⑤電源提供的總能量等于內(nèi)、外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和④式適用于純電阻電路，⑤式普遍適用閉合電路歐姆定律的幾種表示形式及適用條件(1)I＝E/(R＋r)或E＝IR＋I(xiàn)r，只適用于外電路為純電阻電路的情況，對(duì)外電路中含有非純電阻元件(如電動(dòng)機(jī)、電解槽等)的不適用．(2)E＝U外＋U內(nèi)＝U外＋I(xiàn)r，即電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電路的電壓之和．普遍適用于外電路為任意用電器的情況．(3)將電壓表接在電源兩極間測(cè)得的電壓U外是指路端電壓，不是內(nèi)電路兩端的電壓，也不是電源電動(dòng)勢(shì)，所以U外＜E.對(duì)閉合電路歐姆定律的理解:(4)電動(dòng)勢(shì)和路端電壓雖然是有相同的單位且有時(shí)數(shù)值也相同，但二者是本質(zhì)不同的物理量．電動(dòng)勢(shì)反映了電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小，路端電壓反映了外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)大?。?1)對(duì)給定的電源，認(rèn)為E、r不變．(2)對(duì)于有電壓變化的閉合電路問(wèn)題，由E＝U外＋U內(nèi)，可知：內(nèi)、外電路電壓變化的絕對(duì)值相等，即|ΔU外|＝|ΔU內(nèi)|.(3)外電路含有非純電阻元件(如電動(dòng)機(jī)、電解槽等)時(shí)，不能直接用歐姆定律解決電流問(wèn)題，可以根據(jù)串、并聯(lián)電路特點(diǎn)或能量守恒定律進(jìn)行列式計(jì)算．特別提醒：例1.如圖所示的電路中，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表和電流表(均為理想電表)的示數(shù)各為1.6V和0.4A；當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，它們的示數(shù)各改變0.1V和0.1A，求電源的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻．解析：當(dāng)S閉合時(shí)，由閉合電路歐姆定律得：U1＝E－I1r，即E＝1.6V＋0.4r①當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，由閉合電路歐姆定律得：U2＝E－I2r，即E＝(1.6＋0.1)V＋(0.4－0.1)r②由①②得：E＝2V，r＝1Ω.例2.如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝9V，內(nèi)阻r＝1Ω，電阻R2＝2Ω，燈泡L1標(biāo)有“6V,6W”，L2標(biāo)有“4V,4W”，滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)范圍是0～20Ω，當(dāng)L1正常發(fā)光時(shí)，求：(1)L2是否正常發(fā)光？(2)此時(shí)R1多大？解析：(1)分析電路圖可知，L1正常發(fā)光時(shí)，UL1＝6V，PL1＝6W，IL1＝(PL1)/UL1＝1A，則R2、L2所在支路電壓為6V，根據(jù)功率公式可知，L2阻值RL2＝(UL2)2/PL2＝4Ω，根據(jù)串聯(lián)電路規(guī)律可知，L2兩端電壓為4V，電流IL2＝U/RL2＝1A，正常發(fā)光．(2)根據(jù)并聯(lián)電路規(guī)律可知，干路電流I＝IL1＋I(xiàn)L2＝2A，內(nèi)電壓Ur＝Ir＝2V，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電阻R1兩端電壓U1＝1V，電阻R1＝U1/I＝0.5Ω.練習(xí)1.(多選)如圖所示，當(dāng)可變電阻R＝2Ω時(shí)，理想電壓表的示數(shù)U＝4V，已知電源的電動(dòng)勢(shì)E＝6V，則（

）A.此時(shí)理想電流表的示數(shù)是2AB.此時(shí)理想電流表的示數(shù)是3AC.電源的內(nèi)阻是1ΩD.電源的內(nèi)阻是2Ω解析：由題圖可知電壓表測(cè)量的是外電路電壓，電流表測(cè)量的是通過(guò)可變電阻R的電流，由U＝IR，得I＝2A，再由閉合電路歐姆定律有E＝U＋I(xiàn)r，將I＝2A、U＝4V、E＝6V代入可得r＝1Ω，故選項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤。AC練習(xí)2.某同學(xué)利用如圖所示的電路探究閉合電路中總電流與電源電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系，其中定值電阻R1＝10Ω、R2＝8Ω，電源的內(nèi)阻r＝2Ω。當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)接1時(shí)電流表的示數(shù)為I1＝0.2A；則當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)接2時(shí)，電流表的示數(shù)I2為()A.0.24A B.0.2AC.0.18A D.0.3A解析：根據(jù)閉合電路的歐姆定律，當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)接1時(shí)，I1＝E/(R1＋r)，當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)接2時(shí)，I2＝E/(R2＋r)，代入數(shù)據(jù)，由以上兩式解得I2＝0.24A，故選A。A練習(xí)3.如圖所示為某一電源的U－I圖像，由圖可知()A.電源電動(dòng)勢(shì)為2.0VB.電源內(nèi)阻為1/3ΩC.電源短路時(shí)電流為6.0AD.路端電壓為1.0V時(shí)，電路中電流為5.0A解析：由閉合電路歐姆定律U＝E－Ir知，當(dāng)I＝0時(shí)，U＝E，由題圖知電源電動(dòng)勢(shì)為2.0V，故A正確；電源的內(nèi)阻r＝|△U/△I|＝(2-0.8)/6Ω＝0.2Ω，故B錯(cuò)誤；電源短路時(shí)電流I短＝E/r＝10.0A，故C錯(cuò)誤；當(dāng)電路路端電壓為1.0V時(shí)，電路中電流

，故D正確。AD解決閉合電路問(wèn)題的一般步驟：(1)分析電路：認(rèn)清各元件的串、并聯(lián)關(guān)