高二物理教案電動勢閉合電路歐姆定律

1、電動勢、閉合電路歐姆定律【教學(xué)結(jié)構(gòu)】一、電動勢，是本部教材難點，交待清楚即可。1電源：把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。電源的作用：保持兩極間有一定電壓，供給電路電能。2電動勢：電源的屬性， 描述電源把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量。在數(shù)值上就等于電源沒有接入外電路時兩極間電壓。 用符號表示。單位：伏特，。（1）電動勢由電源自身決定，與外電路無關(guān)不同類型的電源電動勢不同，同種類型不同型號電源電動勢相同。（2）實驗：如圖 1 所示電路。過程：斷開電鍵，伏特表讀數(shù)u，閉合電鍵，改變滑線變阻器阻值，r 減小，對應(yīng)伏特表讀數(shù)， u1、 u2、u3。u 為電源電動勢， u 大于 u1、u2、 u3，且u

2、1 u2 u3分析產(chǎn)生原因：電源內(nèi)電阻存在，且內(nèi)阻 r 不變，大小由電源自身特點決定。隨著 r 變小，電路電流增大，電源內(nèi)部電勢降落增加，外電路電勢降落降低。（3）電源的電動勢等于內(nèi)、外電路上的電壓之和=u+u ， u 外電路電壓又稱路端電壓， u電源內(nèi)電路電壓分析 u、u的物理意義：電源電動勢反映電源的一種特性，它在數(shù)值上等于電路中通過 1 庫侖電量時電源提供的電能。（4）比較電動勢和電壓的物理意義。w電動勢： = q。 w 表示正電荷從負(fù)極移到正極所消耗的化學(xué)能（或其它形式能），表示移單位正荷消耗化學(xué)能（或其它形式能，反映電源把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)）。w電壓： u= q 。w 表示正

3、電荷在電場力作用下從一點移到另一點所消耗的電能，電壓表示移動單位正電荷消耗的電能。反映把電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的本領(lǐng)。二、閉合電路歐姆定律，是本部教材重點應(yīng)多下功夫。1閉合電路歐姆定律 =u+u ， i= rr 或 =ir+ir ，都稱為閉合電路歐姆定律。式中：若電源是幾個電池組成的電池組，應(yīng)為整個電池組的總電動勢， r 為總內(nèi)阻， r 為外電路總電阻， i 為電路總電流強(qiáng)度。應(yīng)注意： =u+u 和 =ir+ir ，兩式表示電源使電勢升高等于內(nèi)外電路上的電勢降落總和，理解為電源消耗其它形式能使電荷電勢升高。 ir、ir 理解為在內(nèi)外電路上電勢降落。 （也稱為電壓降）第 1頁共 6頁2討論路端電壓

4、，電路總電流隨外電路電阻變化而變化的規(guī)律根據(jù)： =u+u 、 u=ir 、 i= rr ，、 r 不變r i ，u、u， 當(dāng) r時， i=0、u=、u=0（也稱為斷路時）r i ，u、 u，當(dāng) r=0 時，i= r （短路電流強(qiáng)度） u=0、u =3在閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系從功率角度討論能量轉(zhuǎn)化更有實際價值電源消耗功率（有時也稱為電路消耗總功率） ：p總 =i外電路消耗功率（有時也稱為電源輸出功率）：p出 =ui內(nèi)電路消耗功率（一定是發(fā)熱功率） ：p 內(nèi) =i2r i=ui+i 2r4電源輸出功率隨外電路電阻變化關(guān)系、 r 為定值， r 為自變量， p 出 為因變量。 2p 出=ui= rr

5、 r r r = ( r r ) 2r，討論該函數(shù)極值可知， r=r 時，輸出功率有極大值； 2p 出= 4r ，電源輸出功率與外阻關(guān)系圖象如圖2 所示， r r 時，隨 r 增大輸出功率增大， r=r 輸出功率最大， rr 時，隨 r 增大，輸出功率減小。三、電池組只研究串聯(lián)電池組+1連接方法：如圖 3 所示，左側(cè)電池正極與右側(cè)電負(fù)極相連。電池組的兩極即為最左側(cè)電池的負(fù)極，最右側(cè)電池的正極。圖 300，電池組共有幾個電池，電池組的電2若每個電池電動勢為 ，內(nèi)阻為 r動勢，內(nèi)阻分別為： =n0，r=nr03電池組中有電池接反，若3 個電池電動勢均為 1.5v ，一個接反，則電池組的電動勢為 1

6、.5v，電池組的內(nèi)組反接無影響，r=nr04不能用舊電池與新電池串聯(lián)使用。舊電池內(nèi)阻是新電池內(nèi)阻很多倍，因此在電路連通后，舊電池內(nèi)阻的發(fā)熱功率很大，得不償失?！窘忸}要點】例一在閉合電路中（）a 電流總是由高電勢流向低電勢b電流強(qiáng)度越大，電源輸出功率越大c輸出功率越大，電源效率越高d電源輸出電壓越大，電源效率越高解：在閉合電路中，外電路正電荷在電場力作用下由高電勢流向低電勢，而第 2頁共 6頁內(nèi)電路則是非電場力。 電荷由低電勢流向高電勢，a 選項不正確。電源輸出功率最大的條件是外電阻等于內(nèi)電阻，此時是電壓與電流乘積最大。在 r r 的條件下， r 越小，電流越大，輸出功率越大，在 r r 時，

7、r 越小，電流強(qiáng)度越大，而輸出功率越小， b 選項錯誤。電源輸出功率為有用功率，電源消耗總功率為總 2 r / ( rr ) 2r 2/ (r100%100%功率，則r )r r，輸出功率最大時， r=r，效率只有 50%，r r 時，效率接近 100%，而輸出功率很小， c 選項錯誤。當(dāng)外電阻 r 越大時，輸出電壓越大，電路效率越高， d 選項正確。記住，背會概念、規(guī)律不能準(zhǔn)確解答本題， 只有熟練掌握這些基本概念規(guī)則r100%才有能力解答本題。rr，以后可當(dāng)作公式使用。例二關(guān)于電源和直流電路的性質(zhì)，下列說法正確的是（）a 電源短路時，電路電流為無窮大b電源短路時，路端電壓為零，外電阻無窮大c

8、外電路斷路時，路端電壓為最大，外電阻為零d外電路總電阻值增大時，路端電壓也增大解：電源短路，即外電路電阻為零，根據(jù)全電路歐姆定律：i= r，、 r 均為有限值，電流強(qiáng)度也是有限值，不是無窮大。因為 r 很小， i 較大。選項 a 是錯的。外電路電阻無窮大是錯的，選項 b 是錯的。外電路斷路時，路端電壓最大是正確的，但外電阻為零是錯誤的，選項 c 是錯誤的。外電路總電阻增大，電路電流強(qiáng)度減小，根據(jù) =u+ir ， i 減小， ir 減小，不變， u 增大，選項 d 是正確的。閉合電路中隨外電路電阻變化而路端電壓、電流強(qiáng)度發(fā)生變化的規(guī)律必須熟練掌握。例三在圖 4電路中，當(dāng)滑動變阻器滑動鍵p向下移動

9、時，則（）a a 燈變亮、 b 燈變亮、 c 燈變亮ba 燈變亮、 b 燈變亮、 c 燈變暗ca 燈變亮、 b 燈變暗、 c 燈變暗d a 燈變亮、 b 燈變暗、 c 燈變亮解：滑動鍵 p 向下移動，變阻器電阻減小，外電路總電阻減小，根據(jù) i= rr ，電路電流強(qiáng)度增大，燈 a 兩端電壓 ua 增大，而變亮，根據(jù) u= ir，路端電壓變小， u=u a+ub，所以 ub 減小，燈 b 電阻不變，所以燈 b 電流強(qiáng)度 ib 減小，燈 b 變暗。電路電流強(qiáng)度 i=i b+ic 因為 i 增大、 ib 減小，所以 ic 增大。燈 c 應(yīng)變亮，選項 d 是正確的。綜合例二、三的解答可知，處理這類型題目

10、時，必須認(rèn)清外電路電阻是自變量，根據(jù)閉合電路歐姆定律，判斷電壓、電流強(qiáng)度的變化。第 3頁共 6頁例四圖 5 為兩個不同閉合電路中兩個不同電源的i u 圖象，則下述說法正確的是（）a a 電動勢 1=2，發(fā)生短路時的電流強(qiáng)度i1i 2b電動勢 1 =2，內(nèi)阻 r1 r2c電動勢 1=2，內(nèi)阻 r1 r2d當(dāng)兩個電源工作電流變量相同時，電源 2 的路端電壓變化較大解：閉合電路的 i u 圖線， i 是電路的總電流強(qiáng)度， u 是路端電壓，圖象上圖線與 u 軸交點物理意義是電路電流強(qiáng)度為零，屬斷路，路端電壓即電源電動勢，圖線與 i 軸交點的物理意義是路端電壓為零，屬電源短路，交點坐標(biāo)值即為短路電流，

11、i= r ，即 r= i ，可見圖線的斜率的絕對值為電源的內(nèi)電阻。從坐標(biāo)中看出圖線 1、2 與 u 軸交于一點表明電動勢1= 2，圖線 1 斜率比圖線2 斜率小，表明 r1 r2，圖線 1 與 i 軸交點坐標(biāo)大于圖線 2 與 i 軸交點坐標(biāo)。表明 i1i2?？梢娺x項 a 、c 正確，兩個電源電動勢相等，內(nèi)阻 r1r2，當(dāng)電流變化量 i1= i2 時， i1r1 i2r2，即電源 1 內(nèi)電壓變化量小于電源 2 內(nèi)電壓變化量，所以電源 2 路端電壓變化量大。 d 選項正確。答案為： a 、c、d處理圖象問題時，應(yīng)認(rèn)真分析圖線，確定各特殊點的物理意義，能幫助你找到解題思路。例五在圖 6 所示電路中，

12、 r1=10 ，r2=60 ，r3=30 ，電源內(nèi)阻與電表內(nèi)阻均不計，當(dāng) k 1、k 2 都斷開或都閉合時， 電流表的讀數(shù)相同， 求電阻 r4 的阻值。解： k 1、k 2 都斷開時，電路為 r1、r3、 r4 串聯(lián)，電流 i1= /（r1+r3 +r4）k 1、 k 2 都閉合時，電路為r1、 r2 并聯(lián)后與 r3 串聯(lián)，電流表示數(shù)r2 r2r1 r2r rr r r r3r r1212123i2= r1 r2r3 r2根據(jù)題意： i 1=i2，則 r1r3r4r1 r2r1 r3r2 r3r4r1 r310 30解方程：r260=5答：電阻 r4 的阻值為 5 。本題的特點是電路是變化的，

13、解答此類問題時關(guān)鍵是電路要清楚，然后根據(jù)電路特點處理問題。例六在圖 7 的電路中，若 r1=4，r3=6，電池內(nèi)阻 r=0.6，則電源產(chǎn)生總功率為 40w，而輸出功率為37.6w，求電源電動勢和電阻 r2第 4頁共 6頁解：根據(jù)題目給出條件可知：電源內(nèi)電路發(fā)熱功率i2r=4037.6=2.4w2.4電路電流強(qiáng)度 i=0.6 =2a電源產(chǎn)生總功率： i=40 =20v外電路總電阻：r1 r3r24624. r2r= r1 r3r246根據(jù)閉合電路歐姆定律 =ir+ir=2 （ 2.4+r2）+20.6=20，解得 r2=7使用內(nèi)、外電路消耗電功率和電源產(chǎn)生總功率的關(guān)系是解答本題的關(guān)鍵，死記硬背是

14、不能靈活使用這些規(guī)律的，必須深刻理解?！就骄毩?xí)】1在電源一定的電路里， 下面說法正確的是（）a 外電路電阻增加一倍，路端電壓也增加一倍b電源電動勢等于內(nèi)電路與外電路的電壓之和c外電路短路時，路端電壓等于電源的電動勢d路端電壓一定大于內(nèi)電路電壓2圖 8 所示為兩個電源的特性曲線， 即路端電壓與電流的關(guān)系圖象，比較這兩個電源的電動勢和內(nèi)阻，正確的是（）a ，r r2b ，rr2121121c 1 2，r1r2d 1 2，r1r23高壓輸電過程中， 輸電電壓為 u，輸電功率為 p，輸電導(dǎo)線上電阻為 r，則有（）a 損失功率為 u2/rb損失功率為 p2r/u2c電壓損失為 pr/ud 用戶得到的功率為 p p2r/u24在圖 9 電路中，電源電動勢是，內(nèi)阻為r，當(dāng)滑動變阻器 r3 的滑動頭向左移動時（）的功率a 電阻 r 的功率將增大b電阻 r12將減小c電源的功率將加大d電源的效率將增加5如圖 10 所示 =12v ， r1=10，r2=10，電流表內(nèi)阻不計， 當(dāng)滑動頭 p 由 a 端滑到 b 端時，電流表的讀數(shù)將由a 變?yōu)閍 。6如圖 11 所示，電池組電動勢 =14v，內(nèi)電阻 r=1 ，電燈為“ 2v4w ”，電動機(jī)的內(nèi)阻 r=0.5，當(dāng)可變電阻器的阻值 r=1時，電燈和電動機(jī)都正常工作，求