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12.2 闭合电路欧姆定律
第十二章 电能 能量守恒定律
E
R
S
外电路
内电路
由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路
内电路:电源内部的电路
外电路:电源外部的电路(用电器和导线构成)
闭合电路的结构
引入新课
0
在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子。由于电流的方向为正电荷移动的方向，下面我们按正电荷移动进行讨论。
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电动势
1
+
+
+
+
+
+
+
+ ++ +
- - - -
+
在外电路，正电荷由电源正极流向负极。
电源之所以能维持外电路中稳定的电流，是因为它有能力把来到负极的正电荷经过电源内部不断地搬运至正极。
外电路
内电路
那么什么叫非静电力呢？
非静电力使正电荷在电源内部由负极移至正极。
电动势
1
E0
+ + + + + + +
- - - - - - -
+
F电
F非
电源的静电场
在非静电力作用下，电源把正电荷从负极搬运到正极，克服电场力做功，
使电荷的电势能增加。
在电源内部要使正电荷向正极移动，就一定要有一种与静电力方向相反的力作用与电荷才行，我们把这种力叫作非静电力。
电动势
1
常见的两种非静电力
化学作用
电磁作用
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。
电动势
1
抽水机增加水的重力势能
电源增加电荷的电势能
不同的抽水机抽水的本领(举起高度)不同
使单位质量的水所增加的重力势能不同
不同的电源非静电力做功的本领不同
使单位正电荷所增加的电势能不同
电源
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
+
F
F非
电动势
1
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.
2、定义式：
3、单位： 伏特（V） 1V=1J/C
W：非静电力做的功
q ：被移送的电荷量
1、定义：在电源内部非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值。
4、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。
5、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.
电动势
1
I
R
U
部分电路
我们已经知道，对于不含电源的部分电路而言，导体中的电流I 跟导体两端的电压U 成正比，跟导体的电阻成反比． 即
1.部分电路欧姆定律
闭合电路欧姆定律及其能量分析
2
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，即在电源内部，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。
内电路与外电路中的总电流是相同的。
E
S
R
+ ++ +
- - - -
非静电力
2.闭合回路中的电流方向
闭合电路欧姆定律及其能量分析
2
E
S
R
3.电路中的电势变化情况
（1）在外电路中，正电荷在静电力的作用下从电势高的位置向电势低的位置移动，所以在外电路中，沿电流方向电势降低。
（2）在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫内阻。我们可将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联，在内电路中，这个电阻的电势沿电流方向也会降低。
闭合电路欧姆定律及其能量分析
2
（1）在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？
Q外=I2R t
（2）在时间 t 内，内电路中电流做功产生的热为多少？
Q内=I2 r t
（3）电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功？
W=Eq＝ EIt
（4）根据能量守恒定律，以上各能量之间有什么关系？
设电源电动势为 E ，内阻为 r，外电路的用电器都是纯电阻 ,阻值为 R ，闭合电路的电流为 I。从能量转化方面考虑。
思考与讨论
闭合电路欧姆定律及其能量分析
2
W = Q外+ Q内
即 EIt = I 2Rt ＋I 2 rt
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。
整理得 ： E=IR＋Ir
闭合电路欧姆定律及其能量分析
2
（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。
（2）表达式：
（3 ）说明：
4.闭合电路欧姆定律
E为电动势
r为内阻
R为外电路的总电阻
① U外=IR是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压。
② U内=Ir 是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压。
③ E =IR ＋I r 或 E = U外+ U内或 E＝U外＋Ir 或 U外＝ E - Ir
电动势等于内外电路电势降落之和。
闭合电路欧姆定律及其能量分析
2
例1.如图，Ｒ1=14Ω,Ｒ2=9Ω,当开关处于位置1时,电流表读数I1=0.2A；当开关处于位置2时,电流表读数I2=0.3A。求电源的电动势E和内电阻r。（电流表为理想电表）
1
A
R1
R2
2
E
r
解:由闭合电路欧姆定律得
得:
闭合电路欧姆定律及其能量分析
2
I
R
r
U内
U外
E
I =
E
R+r
R
I
U内
U外
U内= Ir
E=U外+U内
R
I
U内
U外
I =
E
R+r
U内= Ir
E=U外+U内
1.理论根据：
用闭合电路欧姆定律U = E - I r 来分析路端电压随着外电阻的变化
3.结论：路端电压随着外电阻的增大（减小）而增大（减小）。
2.逻辑推理：
路端电压与负载的关系
3
4.两种特例：
R=0
I=E/r
U内=E
U外=0
I =
E
R+r
U内= Ir
E=U外+U内
（1）短路
（2）断路
R=∞
I=0
U内=0
U外=E
I =
E
R+r
U内= Ir
E=U外+U内
5.结论：当外电路短路时，电路中的电流I=E/r，内电压等于电动势；
当外电路断路时，路端电压等于电动势。
a
b
路端电压与负载的关系
3
6.路端电压U随电流I变化的图象．
（1）图象的函数表达式：
（2）图象的物理意义
②在横轴上的截距表示电源的短路电流
③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．
U
I
0
E
E/r
U=E-Ir
①在纵轴上的截距表示电源的电动势E．
路端电压与负载的关系
3
例2. 如图所示，电源电动势为6 V，内阻为1 Ω，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω，滑动变阻器R3阻值变化范围为0～10 Ω，求电路中的总电流的变化范围．
解析　当R3阻值为零时，R2被短路
R外＝R1＝5 Ω，I＝????????外+????＝ 65+1A＝1 A.
?
当R3阻值为10 Ω时，外电阻最大
R并＝????3????2????3+????2＝5 Ω，R外′＝R1＋R并＝10 Ω，I′＝ ????????外′+?????≈0.55 A.
答案　0.55 A～1 A
?
路端电压与负载的关系
3
一、电动势
二、闭合电路欧姆定律
2、定义式：
1、定义：在电源内部非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值。
1、表述：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．
2、表达式：
3、路端电压跟负载的关系：
（1）路端电压随外电路电阻R增大而增大.
（2）路端电压U随电流I变化的图象．
U
I
0
E
E/r
U=E-Ir
小结
4
1、如图所示，电源的电动势和内阻都保持不变，当滑动变阻器的滑动触点向上端移动时（ ）
A、电压表的读数增大，电流表的读数减小
B、电压表和电流表的读数都增大
C、电压表和电流表的读数都减小
D、电流表的读数增大，电压表的读数减小?
A
R1
R2
R3
V
A
典型试题分析
5
2、如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A；当S断开时，它们的示数各为1.7 V和0.3A，求电源的电动势及内阻．


【解析】　当S闭合时，由闭合电路欧姆定律得U1＝E－I1r，
即E＝1.6 V＋0.4r①
当S断开时，由闭合电路欧姆定律得U2＝E－I2r，
即E＝1.7V＋0.3r②
由①②得E＝2 V，r＝1 Ω.
典型试题分析
5

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