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閉合電路的歐姆定律(此問(wèn)題實(shí)屬貫穿整個(gè)電學(xué)各種題型的重要、基礎(chǔ)性、必須牢固掌握、靈活運(yùn)用的知識(shí)方法!也會(huì)在本專欄以后的文章中單獨(dú)寫(xiě)一篇其解決方法和技巧。)趣味實(shí)驗(yàn)
你認(rèn)為水果電池能夠讓小燈泡發(fā)光嗎?水果電池能否讓燈泡發(fā)光?干電池能否讓燈泡發(fā)光延時(shí)符趣味實(shí)驗(yàn)小組思考討論:為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象?(此問(wèn)題實(shí)屬貫穿整個(gè)電學(xué)各種題型的重要、基礎(chǔ)性、必須牢固掌握、靈活運(yùn)用的知識(shí)方法!也會(huì)在本專欄以后的文章中單獨(dú)寫(xiě)一篇其解決方法和技巧。)認(rèn)識(shí)電路S電源導(dǎo)線用電器+-I當(dāng)電鍵S閉合,電源、導(dǎo)線、用電器組成閉合電路。認(rèn)識(shí)電路電源導(dǎo)線用電器+-S用電器和導(dǎo)線組成外電路。電源在電路中的作用是什么?當(dāng)電鍵S閉合,電源、導(dǎo)線、用電器組成閉合電路。電源內(nèi)部是內(nèi)電路。探究電源的作用
外電路中正電荷受到恒定電場(chǎng)力的作用定向移動(dòng),從正極流向負(fù)極,做正功負(fù)功,能量轉(zhuǎn)化如何?電源內(nèi)部是什么力把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極,做正功負(fù)功,能量轉(zhuǎn)化如何?那從能量的角度考慮電源在電路中是一個(gè)什么樣的裝置?
外電路中恒定電場(chǎng)力做正功,消耗電能。
內(nèi)電路非靜電力做功,消耗其他形式能量,補(bǔ)充電能。ErKR化學(xué)反應(yīng)層非靜電力做功移送電荷使電荷電勢(shì)能增加內(nèi)阻負(fù)極正極電場(chǎng)力做功電勢(shì)能減少產(chǎn)生電熱。電場(chǎng)力做功電勢(shì)能減少產(chǎn)生電熱(或其他形式的能)。abcd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)化為電能的裝置。探究電源的作用其他形式的能電能其他形式能(機(jī)械、內(nèi)能等)非靜電力做功恒定電場(chǎng)力、靜電力做功電源W非靜電力=W內(nèi)+W外驗(yàn)證猜想一:比較水果電池和干電池非靜電力做功的本領(lǐng)想一想:哪款電池非靜電力做功本領(lǐng)的最強(qiáng)?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。鋅汞電池——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1.2J。鉛蓄電池——將0.6C的正電荷由電源負(fù)極搬運(yùn)到正極,非靜電力做功1.2J。一、電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì):表示電源的非靜電力做功增加電荷的電勢(shì)能的特性電動(dòng)勢(shì)E
表示為電動(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。電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量,單位:伏特(V)1V=1J/C驗(yàn)證猜想一:比較水果電池和干電池非靜電力做功的本領(lǐng)9V3V1.5V1.5V1.5V2.8V12V各種各樣的電池驗(yàn)證猜想一:比較水果電池和干電池非靜電力做功的本領(lǐng)電源電動(dòng)勢(shì)由電源中的非靜電力的特性決定,跟外電路無(wú)關(guān)。對(duì)于干電池來(lái)說(shuō)與電池體積無(wú)關(guān)。驗(yàn)證猜想二:水果電池存在較大電阻——能量角度確定有電阻存在
能不能小組嘗試?yán)媚芰哭D(zhuǎn)化和守恒定律,回憶第一節(jié)部分電路歐姆定律的推導(dǎo)過(guò)程找到電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)外電路電壓的關(guān)系,進(jìn)而找到閉合電路歐姆定律。
驗(yàn)證猜想二:水果電池存在較大電阻——能量角度確定有電阻存在由能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律得:閉合電路歐姆定律:閉合電路的電流和電源的電動(dòng)勢(shì)成正比,跟內(nèi)、外電路成反比驗(yàn)證猜想二:水果電池存在較大電阻——能量角度確定有電阻存在從閉合電路歐姆定律出發(fā),嘗試分析給電源便于分析的模型建立一個(gè)模型
適用所有電路
適用內(nèi)外電阻為純電阻的電路小組討論:根據(jù)閉合電路的歐姆定律探究外電路電阻變化是如何影響路端電壓的?
我們常常將外電路的用電器叫做負(fù)載,把外電路的電勢(shì)降落叫做路端電壓。負(fù)載變化時(shí),電路中的電流會(huì)發(fā)生變化,路端電壓也隨之變化。驗(yàn)證猜想二:水果電池存在較大電阻——路端電壓與負(fù)載的關(guān)系
驗(yàn)證猜想二:水果電池存在較大電阻——路端電壓與負(fù)載的關(guān)系路端電壓U隨電流I變化的圖像表示
U和I這兩個(gè)變量之間的函數(shù)關(guān)系。把它改寫(xiě)為
U=-rI+E然后和一次函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式
y=kx+b對(duì)比就能知道U-I圖像是一條直線U=E-IrEUII短θO路端電壓U隨電流I變化的圖像
圖像的函數(shù)表達(dá)式在橫軸上的截距:表示電源的短路電流圖像斜率的絕對(duì)值
表示電源的內(nèi)阻。內(nèi)阻越大,圖線越陡。在縱軸上的截距:表示電源的電動(dòng)勢(shì)E
圖像的物理意義EUII短θ斷路短路O驗(yàn)證猜想二:水果電池存在較大電阻——路端電壓與負(fù)載的關(guān)系驗(yàn)證猜想二:水果電池存在較大電阻——路端電壓與負(fù)載的關(guān)系驗(yàn)證猜想二:水果電池存在較大電阻——路端電壓與負(fù)載的關(guān)系U=-rI+Ey=kx+by=-x+1.36總結(jié)一、電動(dòng)勢(shì)
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。
電動(dòng)勢(shì):非靜電力做功與所移動(dòng)電荷量之比
二、閉合電路的歐姆定律
E
=U外+U內(nèi)三、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系
課后合作:電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量在外電路斷路的情況下,用電壓表直接測(cè)量電源兩端,測(cè)量值等于電源電動(dòng)勢(shì)嗎?在閉合電路時(shí),仍然用電壓表直接測(cè)量電源兩端,測(cè)量值等于電源電動(dòng)勢(shì)嗎?當(dāng)電源兩端短路時(shí),電流會(huì)是無(wú)窮大嗎?小組思考:如何測(cè)量水果電池和干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。拓展思考在外電路斷路的情況下,用電壓表直接測(cè)量電源兩端,測(cè)量值等于電源電動(dòng)勢(shì)嗎?根據(jù),當(dāng)I=0時(shí),U=E。即:斷路時(shí)路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)。我們常根據(jù)這個(gè)道理測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)。VU=E-Ir在外電路斷路的情況下,用電壓表直接測(cè)量電源兩端,測(cè)量值等于電源電動(dòng)勢(shì)嗎?拓展思考在閉合電路時(shí),仍然用電壓表直接測(cè)量電源兩端,測(cè)量值等于電源電動(dòng)勢(shì)嗎?
不等于電源電動(dòng)勢(shì),測(cè)量值等于路端電壓U。VU拓展思考當(dāng)電源兩端短路時(shí),電流會(huì)是無(wú)窮大嗎?
不會(huì),電源有內(nèi)阻,此時(shí)電流為短路電流。絕對(duì)不允許將電源兩端用導(dǎo)線直接連在一起!危險(xiǎn)!拓展思考例題充電寶內(nèi)部的主要部件是鋰電池,機(jī)場(chǎng)規(guī)定:某同學(xué)查看了自己的充電寶銘牌,上面寫(xiě)著“10000mA·h”和“3.7V”,你認(rèn)為能否把它帶上飛機(jī)?10A·h拓展思考例題解答
驗(yàn)證猜想二:水果電池存在較大電阻——路端電壓與負(fù)載的關(guān)系例題如圖是汽車蓄電池供電簡(jiǎn)化電路圖。當(dāng)汽車啟動(dòng)時(shí),啟動(dòng)開(kāi)關(guān)S閉合,電動(dòng)機(jī)工
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