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第十二章 第二节
闭合电路的欧姆定律
复习回顾
P
B
A
-
-
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_
电源
Q:电源的作用是什么？
电源能够不断地将电子从A搬运到B，从而使A、B之间保持一定的电势差；电源能够使电路中保持持续电流。
电流的方向为正电荷移动方向，为了方便接下来我们就以正电荷移动为例分析。
正电荷从电源正极通过外电路移到负极,要想使电路中保持持续不断的电流，还必须把负极的正电荷通过内电路移送到正极，构成一个使自由电荷能循环运动的闭合回路。
闭合电路
由导线、电源和用电器连成的电路叫做闭合电路
外电路（用电器和导线组成）
内电路（电源内部）
Q：外电路与内电路是什么关系？
说明：外电路可以是纯电阻电路，也可以是非纯电阻电路；内电路一定是纯电阻电路
串联关系
一、电动势
阅读课本83-84页，回答下列几个问题
①在闭合回路中，外电路的电流方向是怎样的？
②静电力做什么功？哪些能量相互转化？
③在电源内部电场方向是怎样的？
④正电荷在电源内部受到的静电力方向如何？
⑤正电荷从电源的负极移送到正极静电力是力还是动力？静电力做正功还是负功？
⑥正电荷是在什么力的作用下移动到电源的正极的呢？
⑦非静电力在移动正电荷的过程中是做正功还是负功？电荷的电势能如何变化？
从能量转化的角度来看电势能的增加就意味着其他能量的减少，电源是通过非静电力做功，把其他形式的能转化为电（势）能的装置。
发电机
太阳能电池
干电池、蓄电池
非静电力—电磁作用
非静电力—光电作用
非静电力—化学作用
机械能
电能
化学能
电能
太阳能
电能
一、电动势
1.定义：电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.
3.公式：????=????????
?
4.单位：伏特（V） ????????=????????/????
?
5.标量
????：非静电力做的功; ????：电荷量
?
2.物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。
6.特点：由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关, 跟电源外部电路无关。
二、闭合电路欧姆定律及能量分析
思考：闭合回路的能量是怎样转化的？
电源内阻：通常在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。
电源内部的电路可以等效为一个没有电阻的理想电源与电阻的串联。
设电源电动势为????，内阻为????，外电路电阻为????，闭合电路的电流为????，
①写出在t时间内，外电路中消耗的电能Q外的表达式？
②写出在t时间内，内电路中消耗的电能Q内的表达式？
③写出在t时间内，电源中非静电力做的功W的表达式？
根据能量守恒定律它们之间有什么关系？
?
根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。
????=????外+????内
?
????????????=????????????????+????????????????
?
????=????????+????????
?
????=????????+????
?
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，叫做闭合电路欧姆定律。
2.公式：
3.适用条件：
电流表达式适用于外电路是纯电阻的电路.
二、闭合电路欧姆定律及能量分析
电压表达式：
????=????????+????
?
电流表达式：
????=????外+????????
?
其中r为电源内阻，R为外电路总电阻
电压表达式适用于任何电路
4.说明：
①????外=????????是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压。
?
②????内=????????是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压。
?
三、路端电压与负载及电流的关系
Q:电压表测量的是否是电源电动势？
????=?????????????
?
对于确定的电源来说，????和????是一定的。当外电路只有电阻????时
?
1.当外电阻????
?
电流????=????
?
路端电压????
?
极端情况
外电阻????=∞
?
电流????
?
路端电压????????????????=????
?
????????????????称为断路电压
?
2.当????
?
????
?
????
?
????=????
?
电流????????????????=????????
?
极端情况
????????????????称为短路电流
?
3.路端电压随电流变化的U-I图像
????=?????????????
?
Q:????与????的图象是什么样子?反映了什么物理规律？
?
图像的物理意义
在横轴上的截距：
图像斜率的绝对值：
在纵轴上的截距：
表示电源的电动势E
表示电源的短路电流
表示电源的内阻。内阻越大，图线越陡。
U
I
????
?
????
?
I短
E
Q:这个图象和之前学过的?????????图象有什么区别？
?
综上所述：这个图象反映的是电源的信息
课堂练习
1.电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电．关于路端电压，下列说法中正确的是( )
A. 因为电源电动势不变，所以路端电压也不变
B. 当R增大时，路端电压也增大
C. 当干路电流I增大时，路端电压也增大
D. 因为U=E-Ir，所以当I增大时，路端电压减小
BD
2.如图所示电路中，电源电动势E=9 V、内阻r=3 Ω，R=15 Ω，下列说法中正确的是( )
A. 当S断开时，U_AC=9 V
B. 当S闭合时，U_AC=9 V
C. 当S闭合时，U_AB=7.5 V，U_BC=0
D. 当S断开时，U_AB=0，U_BC=0
AC
3．如图所示为某一电源的U－I图像，由图可知（　　）
A．电源电动势为2 V
B．电源内阻为1/3 Ω
C．电源短路时电流为6 A
D．电路路端电压为1 V时，电路中电流为5 A
AD
4.如图所示，甲、乙为两个独立电源的路端电压与通过它们的电流I的关系图线，则下列说法中正确的是( )
路端电压都为U_0时，它们的外电阻相等
B. 电流都是I_0时，两电源的内电压相等
C. 电源甲的内阻小于电源乙的内阻
D. 电源甲的电动势大于电源乙的电动势
AD
1.电源的总功率：
2.内耗功率（热功率）：
3.输出功率：
四、电源的三个功率以及关系（以纯电阻为例）
4.电源效率与电阻的关系
????=????出????总=????????????????????(????+????)=????????+????
?
由上可知,????增大时电源效率提高。
?
Q:电源效率可能是100%吗？那么最大值可以达到多少？
????总=????????
?
????内=????????????
?
????出=????总?????内=?????????????????????=????????外=????????????外
?
5.电源输出功率与外电阻的关系（ ????出?????）
?
①????出=?????????????外=????????+????????????
?
②最大输出功率与外电阻的关系
推导：
????出=????????????????+????????=????????(?????????)????????+????????????????=????????(?????????)????????+????????
?
由上式可以看出，当????=????时， ????出达到最大值， ????出????????????=????????????????
?
③图象
从图像中可以看出，当?????
当????>????时，R增大， ????出减小
?
6.闭合电路的?????????图象
?
U
o I
E
U0 M（I0,U0）
β
α
b a
N
I0 Im
①右图中????为闭合电路的U-I图象；????为部分电路(外电阻)的?????????图象。
?
②两者的交点坐标表示该电阻接入电路时的路端电压与电流。
③????的斜率的绝对值表示电源内阻的大小、????的斜率的绝对值表示接入电路中外电阻的的大小。
?
④图中虚线矩形的面积表示接入该电阻时的输出功率。
当两个斜率相等时（即内、外电阻相等）图中矩形面积最大，即输出功率最大。
5．将一电源电动势恒定为E，内阻恒定为r的电池，与阻值可变的纯电阻R连接，构成一个闭合电路。I表示电路的总电流，下列说法正确的是（　　）
A．由U=E-IR可知，电源输出电压随输出电流I的增大而减小
B．由U内=Ir可知，电源两端的电压随I的增大而增大
C．由U外=Ir可知，外电压随I的增大而增大
D．由P=IU可知，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大
A
6．如图所示，直线M为某电源的U-I图线，直线N为某电阻R的U-I图线。用该电源和该电阻R组成闭合电路后，该电阻R正常工作。下列说法正确的是（　　）
A．该电源的电动势为2V
B．该电源的内阻为1?
C．该电阻R的阻值为0.5?
D．该电源的输出功率为4W
D
7．如图甲所示，R为电阻箱，A为理想电流表，电源的电动势为E，内阻为r。图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图象，其中功率P0分别对应电流I1、I2，外电路电阻R1、R2。下列关系式中正确的是（　　）
B
8．如图所示，直线I、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的图像，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡先后分别与电源1和电源2单独连接，下列说法正确的是（　　）
A．电源1和电源2的内阻之比是1：1
B．电源1和电源2的电动势之比是1：1
C．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比约为1：2
D．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比约为18：25
BCD
五、欧姆表的原理
2.设计出改装的原理图
r
A
B
E
R1
1.利用电流表测量电阻的原理是什么？
（欧姆表）
????内=????????+????????+????
?
????????=?????????????内
?
3.欧姆表盘的刻度是均匀的吗？
由于????和????????是非线性关系，所以刻度不均匀，由于是减函数，所以刻度方向与电流档相反。
?
4.黑表笔接内部电源正极，红表笔接内部电源负极
????=????????????+????????+????+????
?
5.欧姆表的刻度特点
(1) 零刻度在右边，左边为无限大。
(2)刻度不均匀,左密右疏。
(3) 中间刻度比较均匀，故当指针指在表盘中间刻度附近时，测量结果比较准确。
6.多用电表的内部结构
6
B
1
A
G
2
3
4
5
A
S
E1
E2
1.使用前：检查指针是否停在左端“0”位置.
若不在，则进行机械调零。
使用方法
2.将红黑表笔插入多用电表的插孔。
红表笔插在 插孔；
黑表笔插在 插孔；
1.测量电压
步骤:
(1)机械调零
(2)选挡：选择直流电压挡
(3)测量：电压表 联在灯泡两端，红表笔接 端
(4)读数：
使用多用电表
2.测量电流
步骤:
(1)机械调零
(2)选挡：选择直流电流挡
(3)测量:电流表 联在电路中，红表笔接 端
(4)读数:
3.测量电阻
步骤:
(1)机械调零
(2)选择合适挡位
(3)欧姆调零：红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右侧欧姆“0”处。
(4)灯泡与电源断开，红、黑表笔接到灯泡两端。
(5)读数
说一说：在测电压、电流、电阻时，红表笔和和黑表笔电势分别是什么关系？
机械调零
欧姆档
选择倍率
欧姆调零
偏角大
偏角小
读数
R=读数×倍率
中间附近
换小倍率
换大倍率
4.测量电阻的步骤
表头指针
①测电阻时必须把待测电阻从电路中分离出来.
②两个调零过程，切记换挡需进行欧姆调零.
③合理选择量程，使指针尽可能指在中值附近.
④欧姆表的表盘刻度不均匀，一般不估读，读数时应乘以相应的倍率.
⑤使用完毕应当拔出表笔，并把选择开关旋至OFF档或交流电压最高档。
5.用多用电表测电阻时应注意
例1:为确定某电子元件的电气特性，做如下测量：
(1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的欧姆挡测量，发现多用电表指针偏转过大，为了提高测量的精确度，有下列可供选择的步骤：
A.将两根表笔短接
B.将选择开关拨至“×1 k”欧姆挡
C.将选择开关拨至“×10”欧姆挡
D.将两根表笔分别接触待测电阻的两端，记下读数
E.调节欧姆调零旋钮电阻，使指针停在0 Ω刻度线上
F.将选择开关拨至交流电压最高挡上
将上述步骤中必要的步骤选出来，这些必要步骤的合理的顺序是_______(填写步骤的代号)；若操作正确，多用电表的示数如图1(a)所示，测量结果为______ Ω.
CAEDF
70
6．欧姆表的内部电路如图所示，已知电流计的电阻为Rg，滑动变阻器接入电路的阻值为R0，电源的电动势和内阻分别为E、r，下列说法正确的是（　　）
A．欧姆表的工作原理是闭合电路欧姆定律
B．电路图中左侧的表笔为黑表笔
C．欧姆表表盘的最左端为欧姆“0”刻度
D．欧姆表表盘的中间刻度值为R中=r+Rg+R0
AD

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