12.2.1閉合電路歐姆定律(課件)高中物理（人教版2019）

第十二章電能

能量守恒定律12.2.1閉合電路的歐姆定律人教版（2019）授課人：MRYAN目錄contents閉合電路0102電動(dòng)勢(shì)03歐姆定律及能量04路端電壓跟負(fù)載R的關(guān)系新課導(dǎo)入

電路中每個(gè)小燈泡的規(guī)格都相同，逐個(gè)點(diǎn)亮并聯(lián)的小燈泡，發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度逐漸變暗，逐個(gè)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，小燈泡又逐漸變亮，如何解釋這一現(xiàn)象呢？新課導(dǎo)入閉合電路01

由導(dǎo)線、電源和用電器連成的電路叫作閉合電路（closedcircuit）。閉合電路2.外電路:電源外部的電路導(dǎo)線、電源、用電器1.閉合電路的結(jié)構(gòu)：3.內(nèi)電路:電源內(nèi)部的電路閉合電路正極負(fù)極++++++

燈泡要持續(xù)的發(fā)光，那么電路中將有持續(xù)的電流，那電路中將要有持續(xù)的電荷移動(dòng).

電路中要有持續(xù)的電荷移動(dòng)，那持續(xù)移動(dòng)的電荷哪里來(lái)，靠誰(shuí)來(lái)維持？電源的作用是什么？想一想請(qǐng)結(jié)合右圖，探究如下問(wèn)題：3.電源外部電路中能量是如何轉(zhuǎn)化的？這種轉(zhuǎn)化又是如何實(shí)現(xiàn)的？1.判斷電源外部電路中的電場(chǎng)方向。2.正電荷在電源外部電路中如何移動(dòng)？（以正電荷定向移動(dòng)形成電流為例）正極負(fù)極++++++沿導(dǎo)線從正極指向負(fù)極在電場(chǎng)力作用下從正極向負(fù)極定向移動(dòng)電能轉(zhuǎn)化為其他形式能；通過(guò)電流做功（流過(guò)用電器）想一想電源內(nèi)部分析++++++------++++++++--------++++++3、在電源內(nèi)部，正電荷（或自由電荷）所受的電場(chǎng)力方向與電荷移動(dòng)方向相同還是相反？相反；結(jié)合電源示意圖，探究如下問(wèn)題：1、在電源內(nèi)部，電流方向如何？正電荷又是怎樣移動(dòng)的？如果沒(méi)有這種移動(dòng)，將會(huì)是什么結(jié)果？

從負(fù)極流向正極；正電荷從負(fù)極流向正極；不會(huì)有持續(xù)電流。2、電源內(nèi)部有電場(chǎng)嗎？若有，方向如何？有；從正極指向負(fù)極正極負(fù)極電源+++++++++外電路內(nèi)電路F電F非5．從做功與能量轉(zhuǎn)化的角度，你是怎樣理解電源在電路中的作用的？這種作用可以與生活中的什么現(xiàn)象類比？4.試猜想一下，正電荷在電源內(nèi)部移動(dòng)的過(guò)程中，除靜電力外，是否還受其它力作用，是否做功？有非靜電力；電場(chǎng)力做負(fù)功，非靜電力做正功。通過(guò)非靜電力做功，電源將其他形式能轉(zhuǎn)化為電能；與滑梯—升降機(jī)模型類似。電路玩滑梯外電路滑梯電池內(nèi)部升降機(jī)電場(chǎng)力對(duì)正電荷做電勢(shì)能

重力對(duì)人做

重力勢(shì)能非靜電力對(duì)正電荷做克服電勢(shì)能拉力對(duì)人做克服重力勢(shì)能類比正功減小正功重力增加正功減小正功增加電場(chǎng)力電源和電動(dòng)勢(shì)02(1)作用：使電路中產(chǎn)生持續(xù)電流（或電路兩端保持一定電壓）。(2)在外電路中，電能轉(zhuǎn)化為其他形式能；在內(nèi)電路中，其他形式能轉(zhuǎn)化為電能。1、電源：電源就是通過(guò)非靜電力做功，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能（電勢(shì)能）的裝置。（從能量轉(zhuǎn)化的角度看）電

源2.非靜電力(1)非靜電力的作用：把正電荷由______搬運(yùn)到________，同時(shí)在該過(guò)程中非靜電力做功，將___________________轉(zhuǎn)化為電能。 (2)非靜電力的實(shí)質(zhì)：在電池中是指___________，在發(fā)電機(jī)中是指____________。負(fù)極正極其他形式的能量化學(xué)作用電磁作用(3)從力的角度，非靜電力是電荷在電源內(nèi)部受到的除靜電力之外的其它力的統(tǒng)稱。

不同的電源非靜電力做功的本領(lǐng)是不同的，我們用電動(dòng)勢(shì)來(lái)表達(dá)電源的這種特性。1、定義：非靜電力把正電荷從負(fù)極移送到正極所做的功跟被移送的電荷量的比值。4、物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能(電勢(shì)能)本領(lǐng)的大??；（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)部從負(fù)極移送到正極所做的功）。3、單位：伏特V(1V=1J/C)2、公式：eg、干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V：表明在干電池內(nèi)移送1C的電荷量時(shí)，可將1.5J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。手機(jī)電池的電動(dòng)勢(shì)為3.7V：表明在手機(jī)電池內(nèi)移送1C的電荷量時(shí)，可將3.7J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。電動(dòng)勢(shì)（E）5、特點(diǎn)：（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）電動(dòng)勢(shì)E越大，表明每移動(dòng)1C的電荷，電源可把更多的其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能.6、電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量方法：對(duì)于理想電壓表（內(nèi)阻為無(wú)窮大），測(cè)量值等于電動(dòng)勢(shì)；對(duì)于實(shí)際電壓表（內(nèi)阻為有限值），測(cè)量值小于電動(dòng)勢(shì)。電壓表內(nèi)阻越小，誤差越大。在沒(méi)有接入外電路時(shí)，電源兩極間的電壓電動(dòng)勢(shì)E與電壓U的區(qū)別與聯(lián)系太陽(yáng)能電池干電池鉛蓄電池鋰電池你了解電池嗎？生活中常見(jiàn)的電池內(nèi)部?jī)?nèi)阻電動(dòng)勢(shì)總電荷量放電狀態(tài)體積容量?jī)?nèi)阻電源的內(nèi)阻在使用過(guò)程中變化較大，使用時(shí)間越長(zhǎng)，內(nèi)阻越大。例如，15Ah的蓄電池以1.5A電流為用電器供電，大約可以工作10h。電源有三個(gè)重要參數(shù):電動(dòng)勢(shì)（E）、內(nèi)阻（r）、容量用導(dǎo)線把電源、用電器連成的一個(gè)完整的電路。閉合電路：電源外部的電路叫外電路。包括用電器、開(kāi)關(guān)導(dǎo)線等。外電路：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。內(nèi)電路：

rERSAB外電路內(nèi)電路1、基本概念閉合電路2）內(nèi)電路：（1）內(nèi)阻r（純電阻）：內(nèi)電路的電阻。（2）內(nèi)電壓U內(nèi)：內(nèi)電路上的電勢(shì)的降落。1）外電路：

（1）外電阻R：外電路的電阻。

（2）路端電壓（外電壓）U外：外電路兩端的電壓。RS內(nèi)電路外電路ErrE內(nèi)電路等效rE內(nèi)電路RS外電路

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。

在內(nèi)電路中，即在電源內(nèi)部，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。2、閉合回路的電流方向

內(nèi)電路與外電路中的總電流是相同的。ababcd3、電路中的電勢(shì)變化情況（1）在外電路中，沿電流方向電勢(shì)降低。（2）在內(nèi)電路中，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”。ababcdbdac設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，外電路的用電器都是純電阻為R，閉合電路的電流為I。1、在時(shí)間t內(nèi)外電路中有多少電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？rERK內(nèi)電路外電路靜電力做正功，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。E外=W電=UIt=I2Rt（純電阻）2、當(dāng)電流通過(guò)內(nèi)電路時(shí)，也有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是多少？靜電力做正功，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能E內(nèi)=Q內(nèi)=I2rt3、電流流經(jīng)電源時(shí)，在時(shí)間t內(nèi)非靜電力做多少功？非靜電力做正功，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。W非=Eq=EIt4、根據(jù)能量守恒定律，以上各能量之間有什么關(guān)系？非理論推導(dǎo)EIt=I2Rt+I2rtE=IR+IrI=ER+r(閉合電路歐姆定律)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．電源和電動(dòng)勢(shì)02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．1、內(nèi)容:E＝U外＋I(xiàn)r2、表達(dá)式:3、推導(dǎo)式:E＝U外＋U內(nèi)E＝IR＋I(xiàn)rU外＝E－Ir只適用于外電路為純電阻的閉合回路既適用于外電路為純電阻電路也適用于非純電阻電路說(shuō)明：

1、

是外電路上總的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫路端電壓.

2、

是內(nèi)電路上的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫內(nèi)電壓.閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律的表達(dá)形式

表達(dá)式物理意義適用條件I＝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)（1）E＝U外＋I(xiàn)r（2）E＝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；（2）（3）式普遍適用EIt＝I2Rt＋I(xiàn)2rt（4）W＝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）式普遍適用例：在如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻為0.12Ω，外電路的電阻為1.38Ω,求電路中的電流和路端電壓.解：由閉合電路歐姆定律，電路中的電流為路端電壓RSEr反饋練習(xí)例.如圖所示，R1=8.0Ω，R2=5.0Ω，當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)S扳到位置1時(shí)，測(cè)得的電流I1=0.2A；當(dāng)S扳到位置2時(shí)，測(cè)得電流I2=0.3A。求電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r。rSEAR1R212答案：r=1.0

Ω，E=1.80V電源和電動(dòng)勢(shì)02RIU內(nèi)U外E.r

一定I=ER+rU內(nèi)=Ir

E=U外+U內(nèi)RIU內(nèi)U外E.r

一定I=

ER+rU內(nèi)=Ir

E=U外+U內(nèi)1.理論根據(jù)：（1）閉合電路歐姆定律（2）部分電路歐姆定律3.結(jié)論：路端電壓隨著外電阻的增大（減?。┒龃螅p?。?.邏輯推理：閉合開(kāi)關(guān)S，將外電路的滑動(dòng)變阻器R向左移動(dòng)(增大R)，觀察電壓表的示數(shù)將會(huì)做什么變化？E、rsRAV若R向右移動(dòng)呢？路端電壓跟負(fù)載R(電路中消耗電能的元件)的關(guān)系4.兩種特例：R=0I=E/rU內(nèi)=EU外=0E.r一定I=ER+rU內(nèi)=Ir

E=U外+U內(nèi)（1）短路（2）斷路R=∞I=0U內(nèi)=0U外=EE.r一定I=ER+rU內(nèi)=Ir

E=U外+U內(nèi)5.結(jié)論：當(dāng)外電路短路時(shí)，電路中的電流I短=E/r，內(nèi)電壓等于電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)外電路斷路時(shí)，路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)。物理來(lái)自生活為什么晚上7、8點(diǎn)鐘的時(shí)候家里面的燈看起來(lái)很昏暗，而夜深人靜時(shí)又變亮了呢？RIU內(nèi)U外E.r

一定I=

ER+rU內(nèi)=Ir

E=U外+U內(nèi)你現(xiàn)在能解釋剛才的現(xiàn)象了嗎？s1s2L1L2L3s3為何新舊電池不能混用？解釋：電池用久后，里面的物質(zhì)由于電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生變化，導(dǎo)致內(nèi)電阻變大，內(nèi)電阻分壓增大，輸出的電壓就減小。例、一塊太陽(yáng)能電池，測(cè)得它的開(kāi)路電壓為800mV，短路電流為40mA，若將該電池與一阻值為20Ω的電阻器構(gòu)成一閉合電路，則它的路端電壓是(

)A．0.10V

B．0.20VC．0.30V D．0.40VD電源和電動(dòng)勢(shì)02E、rsR1AVR0路端電壓與電流的關(guān)系2．電源的U-I圖像(1)圖像的函數(shù)表達(dá)式：U＝E－Ir。(2)圖像表示：電源的外電路的特性曲線(路端電壓U隨電流I變化的圖像)，如圖所示是一條斜向下的直線。(3)當(dāng)外電路斷路時(shí)(即R―→∞，I＝0)：縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)E(E＝U端)；當(dāng)外電路短路時(shí)(R＝0，U＝0)：橫坐標(biāo)的截距表示電源的短路電流I短=E/r。(條件：坐標(biāo)原點(diǎn)均從0開(kāi)始)(4)圖線的斜率：其絕對(duì)值為電源的內(nèi)電阻，即r＝E/I短

＝

。(5)某點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)值的乘積：為電源的輸出功率，在圖中的那塊矩形的“面積”表示電源的輸出功率。閉合電路的U-I圖象Uo

IEU0M（I0,U0）βαbaNI0Im1）圖中a為閉合電路的U-I

圖象b為部分電路(外電阻)的U-I圖象2）兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)的路端電壓與電流（即工作時(shí)的實(shí)際電壓和實(shí)際電流——實(shí)際功率P實(shí)=U0I0）

3）a的斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻的大小、b的斜率的絕對(duì)值表示接入電路中外電阻的的大小電源的輸出電流與外電路電阻關(guān)系:拓展：I-R圖像拓展學(xué)習(xí)ORIr拓展：U-R圖像電源的路端電壓與外電路電阻的關(guān)系:ORUr拓展學(xué)習(xí)部分電路中電阻的U－I圖象與閉合電路中電源的U－I圖象的區(qū)別

電阻電源U－I圖象研究對(duì)象對(duì)某一固定電阻而言，兩端電壓與通過(guò)的電流成正比關(guān)系對(duì)電源進(jìn)行研究，路端電壓隨干路電流的變化關(guān)系圖象的物理意義表示導(dǎo)體的性質(zhì)R＝

，R不隨U與I的變化而變化表示電源的性質(zhì)，圖線與縱軸的交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢(shì)，圖線斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻聯(lián)系電源的電動(dòng)