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第十二章 电能 能量守恒定律
12.2 闭合电路的欧姆定律
c
导入新课
图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。如何解释这一现象呢？观看视频，交流讨论。
1、如图，水池A、B的水面有一定的高度差，若在 A、B之间用一细管连接，可以观察到什么现象？
一、电动势
在水池A、B间加一个抽水机
2、怎样才能保持A、B之间稳定的高度差，使A、B之间形成持续的水流呢？
水在重力作用下定向运动，形成水流。但A、B之间的高度差很快消失，细管中只有短暂的水流
交流讨论
抽水机
3、电源外部电路的电场方向怎样？正电荷怎样移动？结果如何？
电场方向从正极到负极
正电荷由正极流向负极，形成电流
如果只有静电力作用，电源正极的正电荷与负极的负电荷很快就会中和，电路中不能维持稳定的电流
4、维持稳定电流的电源相当于形成持续水流中的什么？
电源相当于抽水机
一、电动势
类比法
5、电源内部的电场方向怎样？正电荷将怎样移动？静电力做正功还是负功？电势能如何变化？
6、电源中是什么力把正电荷从负极搬运到正极的？做正功还是负功？
电场方向从正极到负极
正电荷由负极向正极移动
静电力做负功
电势能增加
非静电力把正电荷从负极搬运到正极
非静电力做正功
一、电动势
电源
+
+
+
+
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
+
正极
负极
7、电源内部的非静电力是由什么提供的？
化学电池中的非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能；发电机中的非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能……
不同电源的本领不同，用电动势描述这一本领
一、电动势
8、不同电源，把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗？
1.闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路。
用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。
2.非静电力
(1)定义:电源把正电荷由电源负极搬运到正极的力。
(2)化学电池中的非静电力是化学作用，发电机中的非静电力是电磁作用。电源把正电荷由负极搬运到正极，非静电力做正功，电势能增加。
3.电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
梳理深化
一、电动势
4.电动势
(1)意义：反映了电源把其他形式的能转化为电势能的本领。
(2)定义：非静电力把正电荷从电源负极移动到正极所做的功与所移动的电荷量之比，叫电源的电动势。
(3)表达式：
(4)单位：伏特，符号“V”。
(5)决定因素：电动势是电源的属性，大小完全由电源的非静电力特性决定，与电源的体积和外电路的组成及变化无关。
一、电动势
5.内阻：电源内部导体的电阻。
【例1】铅蓄电池的电动势为 2 V，一节干电池的电动势为 1.5 V，将铅蓄电池和干电池分别接入电路，两个电路中的电流分别为 0.1 A和 0.2 A。两个电路都工作 20 s，电池所做的功分别为多少？哪种电池把化学能转化为电能的本领更大？
巩固提升
一、电动势
解析：对铅蓄电池电路，
20 s内通过的电荷量q1＝I1t＝2 C
对干电池电路，
20 s内通过的电荷量q2＝I2t＝4 C
【例1】铅蓄电池的电动势为 2 V，一节干电池的电动势为 1.5 V，将铅蓄电池和干电池分别接入电路，两个电路中的电流分别为 0.1 A和 0.2 A。两个电路都工作 20 s，电池所做的功分别为多少？哪种电池把化学能转化为电能的本领更大？
巩固提升
一、电动势
由 可得：W=qE
则铅蓄电池做功：W1=2×2J=4J
干电池做功：W2=1.5×4J=6J
由上可知：铅蓄电池把化学能转化为电能的本领更大。
练习1、(多选)关于电动势E 的说法中正确的是 (　　)
A．电动势E的大小，与非静电力所做的功W 的大小成正比，与移送电荷量q的大小成反比
B．电动势E是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关
C．电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量
D．电动势E的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同
BC
一、电动势
1、电源内部非静电力做了多少功？能量如何转化？
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
一电源电动势为E，内阻为r，与一个负载R连接成闭合电路，设负载两端电压为U，电路中电流为I，通电时间为t。
化学能
电能
其他形式能
非静电力
做功
电流
做功
交流讨论
E, r
R
2、电源输出的电能在哪些地方转化成其他形式能？能量、功率、对应电压间分别满足什么关系？
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
外电路：
内电路：
根据能量守恒定律，有：
能量关系：
功率关系：
电压关系：
守恒思想
内电路
外电路
E, r
R
3、如果外电路也是纯电阻电路，那么电流与电动势、内阻及外阻之间满足什么关系？
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
闭合电路的欧姆定律
内电路
外电路
E, r
R
外电路是
纯电阻电路
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
2.闭合电路欧姆定律
(1)内容：闭合电路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)适用条件：外电路为纯电阻电路。
梳理深化
1.部分电路欧姆定律
内电路
外电路
E, r
R
(4)闭合电路欧姆定律的表达形式
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
表达式 物理意义 适用条件
电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比 纯电阻电路
E＝I(R＋r)　 ① E＝U外＋Ir　 ② E＝U外＋U内　③ 电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和 ①式适用于纯电阻电路；
②、③式普遍适用
EIt＝I2Rt＋I2rt ④ W＝W外＋W内 ⑤ 电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和 ④式适用于纯电阻电路；
⑤式普遍适用
【例2】如图所示，R1＝20.0 Ω，R2＝10.0 Ω，当开关S扳到位置1时，电流表的示数为I1＝0.20 A；当开关S扳到位置2时，电流表的示数为I2＝0.30 A，求电源的电动势和内电阻。
梳理深化
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
解析：设电源的电动势为E，内阻为r，当开关S分别扳到1、2两个位置时，根据闭合电路欧姆定律列出方程
E＝I1R1＋I1r　① E＝I2R2＋I2r　②
代入数据解得E＝6 V，r＝10 Ω。
练习2、如图所示的电路中，当 S 闭合时，电压表和电流表(理想电表)的读数分别为 1.6 V和 0.4 A，当 S 断开时，它们的示数变为 1.7 V和 0.3 A，则电源的电动势和内阻各为多少？
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
解析：当 S 闭合时，R1和R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得U1＝E－I1r ①
当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得
U2＝E－I2r ②
联立①②，代入数据解得E＝2 V，r＝1 Ω。
1、对于确定的电路，当负载R增大时，回路中的电流、路端电压如何变化？当R增大到无限大(断路)时，电流、路端电压如何？
对于确定的电路，电动势和内阻是一定的，当负载R增大时，由 可知，
电流减小，路端电压（U＝E－Ir）增大
交流讨论
三、路端电压与负载的关系
当R增大到无限大(断路)时，I＝0，
U＝E，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势
E, r
R
2、对于确定的电路，当负载R减小时，回路中的电流、路端电压如何变化？当R减小到零(短路)时，电流、
路端电压如何？
当负载R减小时，由 可知，
电流增大，路端电压（U＝E－Ir）减小
三、路端电压与负载的关系
当R减小到零(短路)时， (短路电流），U＝0
E, r
R
U
I
O
3、路端电压与电流（负载）的关系用图像应如何表示？交流讨论如何拟合图像，分析图像。
路端电压与电流的关系：U＝E-Ir
三、路端电压与负载的关系
①纵轴截距表示电源的电动势 E
E, r
R
E
r
|k|=
I短
②横轴截距表示电源的短路电流 I短
③斜率k的绝对值表示电源的内阻 r
梳理深化
三、路端电压与负载的关系
3.路端电压与电流的关系
(1)公式：U＝E-Ir
(2)结论：
①外电路断路→I＝0→U＝E；
②外电路短路→ →U＝0
内电路
外电路
E, r
R
1.负载：外电路中的用电器。
2.路端电压：外电路的电势降落。
(3)电源的U -I图像
断路
短路
梳理深化
三、路端电压与负载的关系
E
r
|k|=
I短
U
I
O
①纵轴截距表示电源的电动势 ；
②横轴截距表示电源的短路电流；
③斜率的绝对值表示电源的内阻
【例3】如图所示的电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中(　　)
A．电压表与电流表的示数都减小
B．电压表与电流表的示数都增大
C．电压表的示数增大，电流表的示数减小
D．电压表的示数减小，电流表的示数增大
巩固提升
A
三、路端电压与负载的关系
练习3、在如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，在调节可变电阻R的阻值过程中，发现理想电压表的示数减小，则( 　)
A．R的阻值变大
B．路端电压不变
C．干路电流减小
D．路端电压和干路电流的比值减小
D
三、路端电压与负载的关系
【例4】(多选)某一电源的U-I图线如图所示，由图可知(　　)
A．电源电动势为2 V
B．电源内电阻为 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
三、路端电压与负载的关系
练习4、(多选)某电源的路端电压与电流的关系图像如图所示，下列结论正确的是 (　　)
A．电源的电动势为6.0 V
B．电源的内阻为12 Ω
C．电源的短路电流为0.5 A
D．电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω
三、路端电压与负载的关系
AD
课堂小结
课外拓展
1、我们发现：多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗；生活中，傍晚是一天内用电的高峰时段，万家灯火，但是灯光较暗，而夜深人静的时候，灯光特别亮，这是为什么呢？
2、根据本节课所学，你能在电流表的基础上改装出一个测量电阻的欧姆表吗？

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