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07
直流电路及其应用
导入 电给我们的生活带来了什么
电改变了我们的生活方式：城市的夜晚被各种五彩斑斓的彩灯装点得格外美丽；空调使房间变得温暖或凉爽；电视让我们足不出户便知天下事……现代社会，人们越来越离不开电！但有时 也会因线路故障而出现意外，轻则影响电器工作，重则可能引发火灾。这些现象与电路有怎样的关系？如何根据所学知识来排除电路中的故障？本章我们学习直流电路及其应用。
第三节 全电路欧姆定律及其应用
在前面的内容中我们没有考虑电源内阻的影响。实际上，电源是有内阻的，如果我们讨论前面的问题时要考虑电源内阻，则相关问题的规律就会有所变化。下面我们看看当考虑电源内阻时会发生哪些变化。
一、电路中的电源
第三节 全电路欧姆定律及其应用
要在电路中维持持续不断的电流，电路中必须接有电源。电池是我们最常见的电源，另外还有发电机等。不同的电源，在不与用电器相接时，其两极间的电压一般不相同，它反映了电源本身的一种性质。例如，一节常用干电池的电压约为 ，一节铅酸蓄电池的电压约为 。在物理学中，用电动势来表示电源的这种特性。
电源的电动势在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压值。电动势通常用符号 表示，单位与电压的单位相同，也是伏特（）。
一、电路中的电源
第三节 全电路欧姆定律及其应用
一个完整的电路通常由电源、用电器、开关、导线等部分组成。通常我们把含有电源的全部电路称为全电路。为了进一步分析电路，我们把它分成两部分：一部分是电源外部 的电路，称为外电路，外电路上的电阻称为外电阻，一般用 表示；另一部分是电源内部的电路，称为内电路，内电路上的电阻，即电源的电阻称为内电阻，一般用 表示（图 7-14）。
一、电路中的电源
第三节 全电路欧姆定律及其应用
常用电池的电动势
在生产和生活中，人们经常用到各种电池，表 7-2 是几种电池（一节电池）的电动势。
工匠宝典
二、全电路欧姆定律
第三节 全电路欧姆定律及其应用
全电路中，外电阻对应的电压称为外电压，习惯上又称为路端电压，用符号 表示；内电阻两端的电压称为内电压，用符号 表示。那么在全电路中，电源电动势 、外电压 、内电压 三者之间有什么样的定量关系呢？下面我们通过实验来研究这一问题。
二、全电路欧姆定律
第三节 全电路欧姆定律及其应用
电源电动势与内、外电压的关系
实验装置如图 7-15 所示，装有稀硫酸 的两个烧杯内，插有铜片和锌片。U 形玻璃管内放入粗棉线，倒插在两个烧杯中，利用粗棉线的毛细现象把两边烧杯中的稀硫酸溶液连成一体。这个装置实际上是一个化学电源，铜片和锌片分别是电源的正极和负极。我们可以利用该装置，研究 、 、 之间的关系。
做中学
二、全电路欧姆定律
第三节 全电路欧姆定律及其应用
1. 按图 7-15 连接电路，使滑动变阻器接入电路的电阻最大，断开开关 、，闭合 ，此时电源没有与外电路 相接，所以此时电压表 的读数与电源的电动势 近似相等，记下电压表 的读数，即近似得到电源电动势的值 。
2. 闭合 、、，并逐渐减小滑动变阻器的阻值，观察电压表 和 的示数变化，将数据记录在实验表格中。此时，电压表 的读数即为电路的外电压 ，电压表 的读数即为电路的内电压 。
3. 分析上面的数据，思考一下：E、 、 三者之间有什么样的定量关系？得出你的结论。
做中学
二、全电路欧姆定律
第三节 全电路欧姆定律及其应用
理论和实验研究都表明：电源的电动势 等于外电压 和内电压 之和。即
设全电路中的电流为 ，外电阻为 ，内电阻为 ，把欧 姆定律分别用于外电路和内电路，可知，， 代入 内得
也就是
上式表明：全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。这一结论称为全电路欧姆定律。
二、全电路欧姆定律
第三节 全电路欧姆定律及其应用
如图 7-16 所示，，。当开关 切换到位置 1 时，电流表的示数 ；当开关 切换到位置 2 时，电流表的示数 。求电源的电动势 和内阻 。
例题
分析
当开关 切换到位置 1 和位置 2 时，根据全电路欧姆定律分别列方程，两个方程联立求解，可以求出电源的电动势 和内阻 。
二、全电路欧姆定律
第三节 全电路欧姆定律及其应用
解
根据全电路欧姆定律，有
联立以上两式，有
将以上的 值代入中 ，即可求得
讨论
本例题为我们提供了一种测量电源电动势和内阻的方法。其实，测量电源电动势与内阻的方法很多，实际操作中需要根据实验条件选择合适的测量方法。
三、全电路欧姆定律的应用
第三节 全电路欧姆定律及其应用
在电工电子技术中全电路欧姆定律有广泛应用。根据全电路欧姆定律，我们可了解路端电压随外电阻变化的规律。
电源的电动势 和内阻 是一定的，当外电路的电阻 增大时，电路中的电流 减小，路端电压 增大；反之，当外电路的电阻 减小时，电路中的电流 增大，路端电压 减小。
当外电路断开时，，，则，即外电路断路时的路端电压等于电源的电动势。当外电路短路时，，， 。一般电源的内阻都比较小，所以短路时电路中电流很大，这很危险。因此，一般情况下要避免电源短路。
第三节 全电路欧姆定律及其应用
1. 把电压表接在电池的两端测量电池的电动势，能得到电池电动势的准确值吗？电压表内阻的大小对测量结果有什么样的影响？
2. 在如图所示的电路中，电源电动势 ，内电阻 ，电阻 ，当开关 闭合后，电压表的读数是 ，试求：
（1）S 闭合后的内电压；
（2）S 闭合后外电路的总电流。
作业与活动
项目任务与实践活动
第三节 全电路欧姆定律及其应用
3. 夜间行车，当汽车发动机起动时，我们能明显感觉到原本亮着的车灯亮度瞬时变暗［图（a）］。汽车内电路很复杂，若用图（b）近似表示汽车车灯与发动机相关部分的等效电路，则请用全电路欧姆定律解释车灯变暗的现象。

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