閉合電路的歐姆定律 課件-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

新人教版必修三第十二章電能能量守恒定律第2節(jié)（第一課時(shí)）閉合電路歐姆定律新課引入圖中小燈泡的規(guī)格都相同，兩個(gè)電路中的電池也相同。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。如何解釋這一現(xiàn)象呢？觀看視頻，交流討論。二、光的折射學(xué)習(xí)任務(wù)一：電動(dòng)勢閉合電路：導(dǎo)線、電源和用電器連成的電路外電路：用電器和導(dǎo)線內(nèi)電路：電源內(nèi)部1.電源1.電源外部，正電荷將怎樣移動(dòng)？2.電源內(nèi)部，正電荷將怎樣移動(dòng)？3.電源內(nèi)部的正電荷受到電場力方向？電場力做正功還是負(fù)功？4.什么力來克服電場力做功？從正極到負(fù)極從負(fù)極到正極從正極指向負(fù)極負(fù)功非靜電力++++電源____+++++++正極負(fù)極非靜電力電源：通過非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置學(xué)習(xí)任務(wù)一：電動(dòng)勢干電池發(fā)電機(jī)在干電池中，非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢能；在發(fā)電機(jī)中，非靜電力是電磁作用，它使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢能。5.電源內(nèi)部的非靜電力是由什么提供的？學(xué)習(xí)任務(wù)一：電動(dòng)勢學(xué)習(xí)任務(wù)一：電動(dòng)勢2.類比堿性干電池----將1C的正電荷由負(fù)極搬運(yùn)到正極，非靜電力做功1.5J鋅汞電池----將2C的正電荷由負(fù)極搬運(yùn)到正極，非靜電力做功2.4J鉛蓄電池----將5C的正電荷由負(fù)極搬運(yùn)到正極，非靜電力做功10J搬運(yùn)1C正電荷時(shí)，非靜電力做功反映電源將其他形式能轉(zhuǎn)換成電勢能的本領(lǐng)。（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。

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。（2）.定義式：（W：非靜電力做的功q：電荷量）（3）.單位：伏特（V）1V=1J/C標(biāo)量（4）.物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能本領(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關(guān)。學(xué)習(xí)任務(wù)一：電動(dòng)勢3.電動(dòng)勢(6)注意①電動(dòng)勢是比值法定義，與非靜電力做功多少以及移送電荷量多少無關(guān)②電動(dòng)勢由電源中非靜電力特性決定，與體積、形狀、是否接入電路均無關(guān)（電池體積會(huì)影響電池的容量與內(nèi)阻）③電動(dòng)勢是標(biāo)量，且一定是正值。④電動(dòng)勢越大，表示每移送1C電量電源可以把更多的其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電勢能⑤粗測電動(dòng)勢的方法：用伏特表直接接電源兩端測電壓約等于電動(dòng)勢。（考慮到電源有內(nèi)阻，該電壓略小于電動(dòng)勢）學(xué)習(xí)任務(wù)一：電動(dòng)勢⑥電動(dòng)勢與電壓的區(qū)別：電動(dòng)勢：反映電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量，即反映電源性質(zhì)電壓：反映電源把電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的本領(lǐng)大小的物理量，即反映電場性質(zhì)單位相同，都是伏特，電壓也叫電勢差有正負(fù)，電動(dòng)勢只能為正。學(xué)習(xí)任務(wù)一：電動(dòng)勢學(xué)習(xí)任務(wù)二：閉合電路歐姆定律及其能量分析1.電源內(nèi)阻電源的內(nèi)阻:電源的內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的，所以也有電阻,用符號r表示。實(shí)際的電源可分解成不計(jì)內(nèi)阻的理想電源和一個(gè)內(nèi)阻兩部分問題1.電源內(nèi)部非靜電力做了多少功？能量如何轉(zhuǎn)化？ErS負(fù)載ABI情景設(shè)置：電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,與一個(gè)負(fù)載接成閉合電路，設(shè)負(fù)載兩端電壓為U,電路中電流為I,通電時(shí)間為t。

化學(xué)能電能其他形式能非靜電力做功電流做功學(xué)習(xí)任務(wù)二：閉合電路歐姆定律及其能量分析問題2：這些電能在哪些地方轉(zhuǎn)化成其他形式能量？外電路內(nèi)電路根據(jù)能量守恒定律,有：能量關(guān)系：功率關(guān)系：電壓關(guān)系：學(xué)習(xí)任務(wù)二：閉合電路歐姆定律及其能量分析若外電路為純電阻電路即(1).內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。學(xué)習(xí)任務(wù)二：閉合電路歐姆定律及其能量分析2.閉合電路歐姆定律（2）表達(dá)式:（只適用于外電路為純電阻的閉合回路）3.E＝U外＋I(xiàn)r（3）變形式:2.E＝U外＋U內(nèi)1.E＝IR＋I(xiàn)r4.U外＝E－Ir（既適用于外電路為純電阻電路也適用于非純電阻電路）（只適用于外電路為純電阻的閉合回路）

例題1在下圖中，R1＝14Ω，R2＝9Ω，當(dāng)開關(guān)S切換到位置1時(shí)，電流表的示數(shù)為I1＝0.2A;當(dāng)開關(guān)S切換到位置2時(shí)，電流表的示數(shù)為I2＝0.3A。求電源的電動(dòng)勢E和r。解:由閉合電路歐姆定律可知得:學(xué)習(xí)任務(wù)三：路端電壓與負(fù)載的關(guān)系1.外電路中的用電器叫負(fù)載，外電路的電勢降落叫路端電壓。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)：閉合電路歐姆定律部分電路歐姆定律3.結(jié)論：路端電壓隨著外電阻的增大（減小）而增大（減?。?。（2）.邏輯推理：如圖閉合開關(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？2.情景設(shè)置：（3）.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I=ER+rR=∞I=0U內(nèi)=0U外=EE.r一定U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；當(dāng)外電路斷路時(shí)，路端電壓等于電動(dòng)勢。學(xué)習(xí)任務(wù)三：路端電壓與負(fù)載的關(guān)系學(xué)習(xí)任務(wù)三：路端電壓與負(fù)載的關(guān)系3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證當(dāng)R發(fā)生變化時(shí)，U端與I均發(fā)生變化，函數(shù)關(guān)系為：U端=E-Ir=-rI+E，對比一次函數(shù)圖像y=kx+b作圖IU端0EI短從圖像可以看出：①縱軸截距為電動(dòng)勢E②橫軸交點(diǎn)為短路電流，其中I短=E/r③圖像斜率絕對值表示電源的內(nèi)電阻：斜率為負(fù)的所以加絕對值。4.路端電壓隨電流變化的圖像學(xué)習(xí)任務(wù)三：路端電壓與負(fù)載的關(guān)系為什么多個(gè)并聯(lián)的小燈泡的亮度明顯比單獨(dú)一個(gè)小燈泡暗？電路中電源電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r是一定的，根據(jù)“越并越小”，路端總電阻減少。根據(jù)電流增加。再根據(jù)U=E－Ir可知，路端電壓減少，所以變暗。為什么路端電壓，不通過U=IR來判斷呢？學(xué)習(xí)任務(wù)三：路端電壓與負(fù)載的關(guān)系拓展1.a為電源的U-I圖象，b為外電阻的U-I圖象；2.a的斜率的絕對值表示內(nèi)阻大??；b的斜率表示外電阻的大??；3.a與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)表示電源的電動(dòng)勢；4.兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)電路的總電流和路端電壓;5.交點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形UMOI的面積表示電源的輸出功率；UOIIm

IEUM（I，U）βαb

aN當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測1．某個(gè)電動(dòng)勢為E的電源工作時(shí)電流為I，乘積EI的單位是什么？從電動(dòng)勢的意義來考慮，EI表示什么？【詳解】某個(gè)電動(dòng)勢為E的電源工作時(shí)，電流為I，乘積EI的單位是瓦電源的總功率為則EI表示單位時(shí)間內(nèi)電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的值當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測2．小張買了一只袖珍手電筒，里面有兩節(jié)干電池。他取出手電筒中的小燈泡，看到上面標(biāo)有“22V、0.25A”的字樣。小張認(rèn)為，產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的意圖是使小燈泡在這兩節(jié)干電池的供電下正常發(fā)光。由此，他推算出了每節(jié)干電池的內(nèi)阻。如果小張的判斷是正確的，那么內(nèi)阻是多少？提示：串聯(lián)電池組的電動(dòng)勢等于各個(gè)電池的電動(dòng)勢之和，內(nèi)阻等于各個(gè)電池的內(nèi)阻之和。

【詳解】若小張的判斷是對的，小燈泡在這兩節(jié)干電池的供電下正常發(fā)光，則電路中的電流為I=0.25A，路端電壓為U=2.2V，根據(jù)閉合電路的歐姆定律則每一節(jié)干電池的內(nèi)阻為當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測【詳解】由題知，電池板的開路電壓，則電動(dòng)勢為：根據(jù)閉合電路歐姆定律得：

3．許多人造衛(wèi)星都用太陽能電池發(fā)電，用蓄電池儲(chǔ)電。衛(wèi)星上采用的蓄電池通常是鋰電池，電動(dòng)汽車、手機(jī)上用的蓄電池也是鋰電池。某鋰電池的內(nèi)阻是，不接負(fù)載時(shí)的電壓是，則短路時(shí)的電流是多少？.當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測【詳解】由閉合電路歐姆定律可得干路電流

路端電壓

如果在外電路上并聯(lián)一個(gè)R2=6.0Ω的電阻，外電路總電阻為

此時(shí)干路電流

路端電壓為

如果外電路中串聯(lián)一個(gè)R2=6.0Ω的電阻，路端電壓為

4．電源的電動(dòng)勢為4.5V，內(nèi)阻為0.5Ω，外電路的電阻為4.0Ω，路端電壓是多大？如果在外電路上并聯(lián)一個(gè)6.0Ω的電阻，路端電壓是多大？如果外電路中串聯(lián)一個(gè)6.0Ω的電阻，路端電壓又是多大？當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測【詳解】（1）設(shè)至少需要n節(jié)電池，串聯(lián)的分壓電阻為R0，因?yàn)槁范穗妷罕仨毚笥冢ɑ虻扔冢┯秒娖鞯念~定電壓，即得到,可見n取整數(shù)的最小值為5．（2）此時(shí)路端電壓需要串聯(lián)的分壓電阻為5．現(xiàn)有電動(dòng)勢為1.5V、內(nèi)阻為1.0Ω的電池多節(jié)，準(zhǔn)備用幾節(jié)這樣的電池串聯(lián)起來對一個(gè)正常工作電壓為6.0V、工作電流為0.1A的小燈泡供電．問：（1）最少需要用幾節(jié)這種電池？（2）電路還需要一個(gè)定值電阻來分壓，請計(jì)算這個(gè)電阻的阻值．當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測6．圖是汽車蓄電池供電簡化電路圖。當(dāng)汽車啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)S閉合，電動(dòng)機(jī)工作，車燈會(huì)變暗；當(dāng)汽車啟動(dòng)之后，啟動(dòng)開關(guān)S斷開，電動(dòng)機(jī)停止工作，車燈恢復(fù)正常亮度。請分析以上現(xiàn)象發(fā)生的原因。

【詳解】當(dāng)汽車啟動(dòng)開關(guān)S閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)與車燈并聯(lián)，電路總電阻變小，總電流變大，則降在r上的電壓變大，使得車燈兩端的電壓變小，車燈變暗；當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)S斷開，電動(dòng)機(jī)停止工作，車燈恢復(fù)正常亮度。當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測7．充電寶內(nèi)部的主要部件是鋰電池，充電寶中的鋰電池在充電后，就是一個(gè)電源，可以給手機(jī)充電。充