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第十二章 电能 能量守恒定律
第2节 闭合电路的欧姆定律
1.知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置,知道电动势的定义式
2.理解闭合电路的欧姆定律,通过探究电源两端电压与电流的关系,体会图像法在研究物理问题中的作用。
3.能根据闭合电路欧姆定律解释路端电压与负载的关系。
4.知道欧姆表测量电阻的原理。
学习目标
新课引入
新课教学
S
外电路
内电路
闭合电路
闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。
外电路：用电器和导线组成的电路是外电路。
内电路：电源内部是内电路。
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思考1：你能说出闭合电路中外电路和内电路中电流的方向吗?
E
r
S
外电路
内电路
I
在外电路中，电流方向由正极流向负极；在内电路中，电流方向为负极流向正极。
I
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在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子。但电流的方向为正电荷移动的方向，下面按正电荷的移动进行讨论。
+
+
+
+
+
+
+
正极
负极
+
+
+
+
-
-
-
-
把正电荷从负极经电源内部搬运到正极
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+
+
+
+
+
+
+
正极
负极
+
+
+
+
-
-
-
-
思考2：如果电源内部只存在静电力，正电荷怎么移动？
思考3：电源内部正电荷实际怎么移动？
正极到负极
正极到负极
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也就是说，电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，这种非静电力在做功，使电荷的电势能增加。
从能量的角度: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。
电势能
化学能
非静电力化学作用
电势能
机械能
非静电力电磁作用
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思考4：不同功率的水泵将单位质量的水抬升的高度相同吗？水重力势能的增加相同吗？
思考5：不同的电源将单位正电荷经电源内部由负极搬运到正极非静电力做功相同吗？电荷增加的电势能相同吗？
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1.定义：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。
一、电动势
2.公式：
3.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，数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。
电动势是1.5V的物理意义是什么？
????=????????
?
电场强度
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伏特 ???? ????????=????????/????
?
4.单位：
6.标量:只有大小，没有方向。
5.特点：电动势由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关，
对于常用的干电池来说，电动势跟电池的体积无关。
7. 测量方法：在没有接入外电路时，电源两极间的电压
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电势能
其他能
非静电力做功
静电力做功
????=????????
?
????=????????
?
整个电路
电源内部
1.电流流经电源时，在时间????内非静电力做多少功?
?
????=????????
?
2.在时间????内外电路中有多少电能转化为其他形式的能？
?
＝????????????
?
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????外
?
????外=????????????
?
????
?
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3.内电路也有电阻????，当电流通过内电路时，有一部分电能转化为内能，是多少？
?
????内=????????????????
?
4.以上各能量之间有什么关系？
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
?
????????????=????外????????+????????????????
?
????=????外+????????
?
????=????????+????
?
????=????????
?
????=????????+????????
?
部分电路欧姆定律：
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二、闭合电路欧姆定律
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.公式：
3.对其他变形式的理解
????=????????+????
?
只适用于纯电阻电路。
(1) ????=????外+????????
?
①????外是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压 。
②内电路一定是纯电阻电路，????????是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压，用????内表示，????内=????????。
?
????=????????+????????
?
????=????外+????内
?
适用于任何电路。
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　负载：消耗电能的元件常常称为负载．
１.如图电路：
负载变化时，路端电压是否会变化？
三、路端电压跟负载的关系
????外=?????????????+????????
?
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????增大，
?
????减小，
?
路端电压:
（1）外电路断路时
（2）外电路短路时
电流减小，
电流增大，
路端电压增大
路端电压减小
????外=?????????????
?
????→∞,????=0，????外=????
?
????=0,??????短=????????，????外=0
?
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路端电压?????随电流?????变化的图象
?
(1) 图象的函数
②在横轴上的截距表示电源短路电流
①在纵轴上的截距表示电源电动势E．
(2) 图象的意义
????
?
????
?
????
?
????短
?
2.电源的?????????图像：
?
③图象斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线越陡。
????外=?????????????
?
????
?
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欧姆表的原理
欧姆表是在电流表的基础上改装而成的。为了使测量电阻时电流表指针能够偏转，表内应有电源。
当红、黑表笔直接接触时（相当于被测电阻为0），电流表指针指在最大值 ???????? 处，由闭合电路的欧姆定律可得:
?
????????=????????????+????+????????
?
=????????????
?
若已知????和????????的值，就可以求得????????。
?
中值电阻
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当红、黑表笔之间接有待测电阻????????，时，电流表指针指在????????处，由闭合电路的欧姆定律可得：
?
????????=????????????+????+????????+????????=????????????+????????
?
由上式可知，电阻与电流存在一一对应的关系。因此，只要将原来的电流刻度转换成对应的电阻刻度，指针就能够指示出被测电阻值，????????与????????之间不是线性关系，所以刻度盘上电阻值的刻度不均匀。
?
????????=?????????????????????
?
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电路的动态分析
引起电路特性发生改变的三种情况
（1）滑动变阻器位置变化，使电路电阻发生变化。
（2）开关的闭合、断开或换向使电路结构发生变化。
（3）非理想电表的接入使电路结构发生变化。
2.分析方法：
(1).程序法：基本思路是“部分→整体→部分”
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程序法解决动态分析问题的一般思路
(1)分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象；
(2)由局部电阻变化判断总电阻的变化；
(3)由????＝????????+????判断总电流的变化；
(4)据????＝????－????????判断路端电压的变化；
(5)由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化．
?
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(2)结论法——“串反并同”
“串反”是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；反之增加。
“并同”是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；反之减小。
(3)特殊值法与极限法：指因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个端点去讨论。一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的情况。
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