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第4节《全电路的欧姆定律》课前自主学习任务单
基础层次（A层次）
一、学习目标
1、了解全电路。
2、了解电源的电动势。
3、掌握全电路的欧姆定律，并能进行简单的应用。
二、学习过程：
任务一： 全电路
由电源、用电器、导线和开关等组成的闭合回路，叫做电路。
如图所示，R是用电器，虚线框内是电源。
我们把，
电源内部的电路称为内电路，
电源外部的电路称为外电路。
内电路和外电路所组成的闭合电路称为全电路。
外电路和内电路的交界处称为电源的极，其中电势高的极称为正极，电势低的极称为负极。
前面我们讲过，外电路存在电阻，我们把它叫做外电阻。
同样，电源内部的导体也存在电阻，我们把它叫内电阻。
任务二：电源的电动势
1、电源是一种把______________能转化为_______能的装置。
2、不同的电源将其他形式的能转化为电能的本领一般不同，为了表示电源的这种本领的大小，我们引入了_________的概念。用字母E表示。E越大，表示电源将其他形式的能转化为电能的本领越强。
3、电动势就是初中我们学过的所谓电源的电压，单位为V（伏）。
4、电源的电动势是由电源本身的结构和特性决定的，与其他因素无关。不同的电源的电动势不同。如：干电池为1.5V，铅蓄电池为2.0V，锂电池因电极材料不同，电动势为3V或3.6V不等，锌汞电池1.35V。另外还有太阳能电池等。
任务三：全电路的欧姆定律
1、电源的电动势等于内、外电压之和
如图所示，当闭合电路中的电流为I时，根据部分电路的欧姆定律，在外电路两端的电压（即电势降落）为＝IR，我们称之为外电压。
同样，电流流经内电阻时，在内电阻上也有电势降落，，我们称之为内电压。
理论和实践证明：
电源的电动势等于内、外电压之和。
即
2、全电路的欧姆定律
分别将＝IR和代入到得
即
式中E为电源的电动势，为电路中的总电阻。
文字描述：
_________________________________________________________________________。这个规律叫做全电路的欧姆定律。
________________________________________叫做端电压，常用______表示。
例题：一节干电池的电源电动势为1.5V，内阻为0.1Ω，外接一只电阻为1.4Ω的小灯泡，求小灯泡两端的实际电压。
解：根据全电路的欧姆定律得
所以内电压
由得
即小灯泡两端的实际电压为1.4V。
三、检测反馈
1、电池的内电阻为0.2Ω，外电路上的电压为1.8V，电路中的电流为0.2A，则电池的电动势为_________V，外电路的电阻是_________Ω。
2、电源的电动势为3.0V，内电阻为0.2Ω，外电阻为4.8Ω，则电路中的电流I＝_______A，内电压＝_______V，端电压U＝_______V。
3、下列有关电源电动势的说法，错误的是（ ）
A．电源的电动势数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压
B．电源的电动势反映了电源将其它形式能转化为电能的本领大小
C．电源的电动势就是电压
D．电源的电动势等于电路中内、外电压之和
4、许多人造卫星都用太阳能电池供电，太阳能电池由许多片电池板组成，某电池板的开路电压是600mV，短路电流是30mA，这块电池板的内电阻是( ).
(A)60Ω (B)40Ω (C)20Ω (D)10Ω
5、 电源的电动势为4.5V，内电阻为0.50Ω，外电路接一个4.0Ω的电阻，这时电源两端的电压为( ).
(A)5.0V (B)4.5V (C)4.0V (D)3.5V
应用层次（B层次）
一、学习目标 （在A层次的基础上增加）
1、能应用能量守恒定律推导全电路的欧姆定律。
2、掌握端电压随外电阻的变化关系。
3、掌握常见测电源电动势和内阻的方法。
二、学习过程：
任务一：应用能量守恒定律推导全电路的欧姆定律。
如图所示，当合上电键以后，整个电路中将实现两个过程的能量转化。
1、电源将其他形式的能转化为电能。
本过程是通过非静电力做功完成的。
由电动势的定义E＝
而由I＝得q=It
所以，
▲前面我们讲过，功是能量转化的量度
非静电力做了EIt的功，说明电源把EIt的其它能转化为电能。
2、内、外电阻将电能转化为热力学能
本过程是通过电流流经内、外电阻做功来完成的。
根据焦耳定律
通过外阻R产生的热量
通过内阻Ri产生的热量
所以，电流转化为热能的总量为
★根据能量守恒定律，这两个过程的能量转化量应该相等
即
E＝IR+IRi 即
任务二：端电压随外电阻的变化关系
由可知：
结合
（1）增大R，I减小，IRi减小，U增大
（相当于串联电路的分压原理，Ri不变，R越大，分得的电压越高）
（2）当电路断开时，R无穷大，电流等于零（无穷小），IRi＝0
这时U＝E
▲电压表的电阻一般来说都很大，R>>Ri
∴IR>>IRi 即U>>IRi ∴U≈E
因此，直接用电压表测电源两端的电压，可近似地认为是电源的电动势。
★故电动势的大小等于没有接入电路时两极间的电压。
（3）短路时，R＝0，U＝IR＝0，即短路时端电压为零，电源的电动势全部加在内阻上。
E＝IRi
因Ri很小，电流很大，，易烧坏电源。
▲为了防止这类事故的发生，应在电路里安装保护装置。
任务三：测电源电动势和内阻的方法
1、粗略测量法
如图所示，
当电键断开时，此时电压表的读数可粗略地认为是电源的电动势。
{因为此时电路中的电流为，电压表两端的电压，又因为，所以，所以}
例题：如上图所示，电阻R的阻值为2.8Ω，当电键断开时，电压表的读数为3.0V，当电键合上时，电压表的读数为2.8V，求电源的电动势和内阻。
解：当电键断开时，电压表的读数即为电源的电动势，所以E＝3V。
当电键合上后，根据部分电路的欧姆定律，电路中的电流
由得
所以电源的电动势为3.0V，电源的内阻为0.2Ω。
2、通过两个固定电阻和一只电流表测电源的电动势
例题：（课本P106例2）
3、通过一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器测电阻的电动势
例题：如图所示的电路中，当变阻器的滑动触头在某一位置时，电压表和电流表的读数分别为2V和2A；改变滑动触头的位置后，两表的读数分别变为3V和1.5A，求电源的电动势和内电阻。
解：根据全电路欧姆定律得
代入数据得
解得
三、检测反馈
1、如图所示电路中，当K接a点时，通过负载R1的电流强度为2A，电源的输出功率是10W，当K接b点时，通过负载R2的电流强度是1A，电源的输出功率是5.5W，则该电源的电动势等于___________V，内阻等于__________Ω。
2、若用E表示总电动势，U表示外电压，U’表示内电压，R表示外电路总电阻，r表示内电阻，I表示总电流强度，考察下列各关系式：⑴U’ = IR ⑵U’ = E－U ⑶E = U+Ir ⑷I =E / (R+r) ⑸U = ER / (R+r) ⑹U = E+Ir，上述关系式中成立的是：（ ）
A、⑴⑵⑶⑷ B、⑵⑶⑷⑸ C、⑶⑷⑸⑹ D、⑴⑶⑸⑹
3、在闭合电路中，外电路电阻变大时 （ ）
A．端电压减小 B．电路中的电流增大 C．电源内部的电压升高 D．电源的内、外电压之和保持不变
4、照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时 （ ）
A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小
B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小
C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失电压大
D．干路电流一定，支路比深夜多，输电线上损失电压大
拓展层次（C层次）
一、学习目标 （在A、B两层次的基础上增加）
1、理解电源的电动势。
二、学习过程：
任务一：电源的电动势
▲左图是水流的回路，右图是电流的回路。
▲“人往高处走，水往低处流”，如果只在重力作用下，水总是从地势高的A处流向地势低的B处；
“同性相斥，异性相吸”，如果只在电场力的作用下，导线中的电流总是从电势高的A处流向电势低的B处。
▲为保证水轮机中源源不断有水流供应，我们必须安装一个水泵，将流到B池里的水重新打到A池里；
为保证用电器中源源不断有电流供应，我们必须安装一个电源，将流到负极板的正电荷重新搬运到正极板上去。
▲水流流经水泵内部是由低处流向高处的，肯定不是重力的作用，而是一个“非重力”克服重力做功，将其它形式的能转化为水的势能。因此水泵是将其它形式的能转化为水的重力势能的装置。
电流流经电源内部是由负极板流向正极板的，肯定不是静电力的作用，而是一个“非静电力”克服静电力做功，将其它形式的能转化为电能。因此电源是一种把其他形式的能转化为电能的装置。
1、电动势的定义：
非静电力将正电荷从电源负极经内电路移送到正极做的功跟被移送的电荷量q的比值，称为电源的电动势。
用E表示。
实际上，电动势就是电源由于移动电荷在电极上能形成的电压，也就是我们初中讲的所谓电源的电压。
2、电动势的单位
初中时我们学过，电源电压的单位是V（伏），也就是说电动势的单位是V（伏）
3、电源电动势的大小与非静电力所做的功和被移送的电荷量q无关。
电动势的定义方法是比值定义法，凡比值定义法被定义的物理量都与等式右边的物理量无关。
就像上面讲的水泵的非重力对水所做的功，得，水泵能把水打多高，是由水泵本身的性能决定的，而不是由和决定的。
同样，电动势的大小由电源本身的构造和产电的机制决定的，与及q无关。
不同的电源的电动势不同。如：干电池为1.5V，铅蓄电池为2.0V，锂电池因电极材料不同，电动势为3V或3.6V不等，锌汞电池1.35V。另外还有太阳能电池等。
4、电动势的物理意义
由得，表示搬运同样的电荷，电动势越大的电源，非静电力做功越多。
因此，电动势是描述电源将其它形式的能转化为电能本领大小的物理量。
三、检测反馈
1、为什么在晚上用电高峰期灯泡会较暗，而到了深夜灯泡会较亮？
2、蓄电池的电动势是2V，说明电池内非静电力每移动1C的电荷做功_____J，是______能转化为_______能的过程。
3、如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，外电路总电阻为R，当S闭合后，电源总功率为___________________，电源的输出功率为___________________，外电路消耗的功率为_____________________，内电路消耗的功率为___________________。
4、某同学用电流表和电压表等仪器测量干电池的电动势和内电阻，实验中分别测量了新旧电池各一节，根据测量结果分别作出新、旧电池的U―I图像如图甲和图乙所示．则图___________(填“甲”或“乙”)表示新电池的U―I图像，由图像可求出新电池的内阻r1=________Ω，旧电池的内阻r2=_________Ω
5、下面是对电源电动势概念的认识，你认为正确的是：（ ）
A．同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化
B．1号1.5V干电池比7号1.5V干电池大，但电动势相同
C．电动势表征了电源把其他形式能转化为电能的本领，电源把其他形式能转化为电能越多，电动势越大
D．电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同

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