人教版高中物理选修3-1课件：2.7《闭合电路的欧姆定律》.ppt

1、2.7 闭合电路的欧姆定律 回顾与思考 1、什么是电源？ 2、电源电动势的概念?物理意义? 把其它形式的能转换成电能的装置。 （1）定义：在电源内部非静电力把单位正电荷从电源的负 极移到正极所做的功。 （2）意义：电动势表示电源将其他形式的能转化为电能本 领。 3、如何计算电路中电能转化为其它形式的能？ W=IUt 对于纯电阻电路 2 2 U W=IUt=I Rt= R t 学习目标 1 经历闭合电路欧姆定律的推导过程，体会能量守 恒定律在电路中的具体应用，理解内、外电路的 能量转化。 2 理解内、外电路的电势降落，理解闭合电路欧姆 定律。 3 会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关 系，

2、并能进行相关的电路分析和计算。 闭合电路的欧姆定律 1.描述闭合电路的基本物理量 用导线把电源、用电器连成一个闭合电路 r E R K 内电路内电路 外电路外电路 外电路：电源外部的用电器 和导线构成外电路。 内电路：电源内部是内电路。 B A C D 在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电 势降低。 在内电路中，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正 极，所以电流方向为负极流向正极。内电路一方面，存 在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方 向存在电势“跃升”。 2. 闭合电路的欧姆定律的推导 设电源电动势为E,内阻为r,与一个负载连成闭合电路， 负载两端电压为U ,电路中电

3、流为I ,通电时间为t： 化学能 电能 非静电力做功 电流做功 其它形 式的能 EItEqw 非 UItw 外 rtIw 2 内 根据能量守恒定律，有 内外非 www 根据I，R的关系，有 3.闭合电路的欧姆定律 （1）内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正 比，跟内、外电路的电阻之和成反比。 电源电动势等于内、外电路电势降落之和 （2）表达式： （3）适用范围：外电路为纯电阻的闭合电路 4. 对闭合电路的欧姆定律几个变形式的理解 （1） ，对纯电阻和非纯电阻电路均适用； 只适用于纯电阻电路 （2）在纯电阻电路中， （3）在纯电阻电路中，外电阻发生变化时，不变的量是电 源电动势E和内电阻 r

4、 。 EUU 外内 E I Rr () Er EUUUIrI rRIRUU Rr 外内外内外 思考 1.判断下列说法的正误 （1）电源短路时，输出电流无线大。 （ ） （2）外电路电阻越大，输出电流越大。 （ ） （3）电源短路时，电源的内电压等于电动势。 （ ） （4）电源断路时，路端电压最大。 （ ） 路端电压与负载、电流的关系 1. 路端电压与负载的关系 （1）当外电路断开时， R，I=0， U内=0， U外= （2）当电源两端短路时， R0，I=/r， U=0，U内= 1 EE UIRR r Rr R 外 2. 路端电压与电流的关系 电源的伏安特性曲线 路端电压U 随电流I 变化的图象

5、 (1) 图象的函数 在横轴上的截距表示电源短路电流 图象斜率的绝对值表示电源的内阻， 内阻越大，图线倾斜得越厉害 在纵轴上的截距表示电源电动势E (2)图象的意义 UEIr U I O E I短 短 思考 2. 用电压表直接去测量电源两极的电压，这个电压是不是电 源的电动势？什么情况下，可以认为所测电压等于电动势？ 不是，因为电压表直接去测电源两极的电压时，电压表 相当于负载接入电路，所测电压实际是路端电压，小于电动 势。但一般情况下，电压表内阻非常大，此时 U E ，故可 近似测出电源的电动势。 闭合电路的功率和效率 1. 电源的总功率 电源将其他形式的能转化为电能的功率， 2. 电源的输

6、出功率 对于纯电阻电路， PIE 总 PIU 出 2 2 )(rR RE r R rR E 4 )( 2 2 r r 4 E PR 2 M 时，当 3. 电源输出功率与外电阻R的函数图象 当R= r 时，电源输出功率最大 当R r 时，随R的增大输出功率越来越大； 当R r 时，随R的增大输出功率越来越小； 当P出Pmax时每个输出功率有两个可能的外电阻值， 且R1R2= r2 r 2 4 E r P出 0 R P R1 R2 4. 几种功率及相互关系 电源功率 内耗功率 输出功率 普适表达式 内r 外外 纯电阻电路 （+r） 内r 外 联 系 P=P内+外或r+外 电路的动态分析 1. 引起

7、电路特性发生改变的三种情况 （1）滑动变阻器位置变化，使电路电阻发生变化。 （2）开关的闭合、断开或换向使电路结构发生变化。 （3）非理想电表的接入使电路结构发生变化。 2. 分析方法 基本思路：从局部到整体，再从整体到局部 某一电 阻变化 连接关系 R外的 变化 闭合电路 欧姆定律 I总的变化 U端的变化 串、并联的基本特点 部分电路欧姆定律 I分的变化 U分的变化 3. 变化规律：“串反关同” “并同”：是指某一电阻增大（减小）时，与它并联或 间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将增 大（减小） “串反”：是指某一电阻增大（减小）时，与它串联或 间接串联的电阻中的电流、两端电压

8、、消耗的电功率都将减 小（增大）. “串反并同”法则的应用条件：单变量电路 含有电容器的电路 1. 电路特点 当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流。一旦电路 达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个电阻无限 大的元件，相当于断路。 E K C1 1 2 2. 若求电容器所带电荷量，可用理想电压表代替，此电压表 即为电容器两端的电压。 由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻 上无电压降，电阻相当于导线 当电容器和电阻并联后接入电路，电容器两极间的电压与 其并联电阻两端的电压相等。 E R1 C1 E R1 C1 R2 课堂小结 闭合电路 的欧姆定 律 基本知识 闭合电路概念 欧姆

9、定律公式 路端电压与负 载的关系 路端电压与负载R的关系 路端电压与电流关系的图象 电源的功率及 效率 输出功率随外电阻R的变化规律 电源的效率 含电容器电路的分析与计算 巩固训练 例1有两节电池，它们的电动势分别为E1和E2，内电 阻分别为r1和r2。将它们分别连成闭合电路，其外电路的 电流I和路端电压U的关系如图所示，可以判定（ ） A. 图象交点所示状态， 两电路的外电阻相等 B. E1E2，r1r2 C. 图象交点所示状态， 两电路的电阻相等 D. E1E2，r1r2 AB U I O 1 2 例2.如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，电路 中的电阻为R1、R2和R3的阻值相同。在开关S处于闭合状态 下，若将开关S1由位置1切换到位置2，则（ ） A、电压表的示数变大 B、电池内部消耗的功率变大 C、电阻R2两端的电压变大 D、电池的效率变大 B R1 R2 R3 V 1 2 s s1 E r