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闭合电路的欧姆定律
高中物理·人教版·选择性必修 3·第12章第 2 节
想一想
·图中三只规格相同的小灯泡并联在电路中，依次闭合电键S1、S2、S3，着重观察小灯泡L1的亮度是否变化？怎样变化？如何解释这一现象呢？
学习目标
1.从能量转化的角度再认识电源的作用；知道引入电动势来描述电源内非静电力的特性。
2.理解闭合电路中内、外电路的能量转化，会利用能量转化与守恒定律推导闭合电路欧姆定律。
3.理解闭合电路的欧姆定律，会应用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系。
认识闭合电路
闭合电路
外电路
内电路
一、电动势
回顾：“电源和电流”的学习，电源是一种什么装置？它的作用是什么？
-
-
-
A
+
+
+
+
+
+
B
_
_
_
_
_
_
H
P
-
-
维持导体两端恒定的电势差，进而使得外电路中有稳定的电流。
在电源内部，将自由电子从电源的正极不断地搬运到负极。
正电荷
负
正
一、电动势
思考：在电源内部，电场方向如何？
+
+
+
+
+
+
+
正极
负极
+
+
+
+
-
-
-
-
存在由正极指向负极的静电场
思考：该电场对电源内正电荷的静电力方向如何？产生什么效果？
F静
该静电力阻碍正电荷向正极移动
F非静
从能量转化的角度，电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电势能的装置。
A
B
水池
抽水机
一、电动势
思考：不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗？物理学上用什么来描述电源的这种特性呢？
在化学电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能
在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能。
表征电源将其他形式能转化为电能本领的大小。
1.定义：
2.定义式：
3.单位：伏特（V）
4.物理意义：
5.决定因素：
牛刀小试：蓄电池E=2V，若搬运1C的正电荷，非静电力做功是多少焦耳？有多少焦耳化学能转变为电势能？
W=Eq
在物理学中，我们用非静电力所做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，叫作电动势，符号为E。
由电源中非静电力特性决定，与外电路无关。
一、电动势
二、闭合电路欧姆定律及能量分析
部分电路
闭合电路
部分电路欧姆定律
负载
外电路
内电路
用电器
内阻
沿电流方向电势降低
内阻电势沿电流方向也会降低
在闭合电路中，电流I跟电源电动势E、内阻 r 及外电路电阻R之间有什么关系呢？
二、闭合电路欧姆定律及能量分析
已知：电源电动势为E，内阻为r，外电路的用电器都是纯电阻且阻值为R，闭合电路的干路电流为I。
问题 1：经时间 t，电源通过非静电力做功将多少其他形式能转化为电能？
Q外 ＝ I2Rt
W＝Eq ＝EIt
Q内 ＝ I2rt
问题 2：经时间 t，电流通过外电阻R做功时将多少电能转化为内能？
问题 3：经时间 t，电流通过内电阻r做功时又将多少电能转化为内能？
W＝Q外 ＋Q内
EIt ＝ I2Rt ＋ I2rt
E ＝ IR ＋ Ir
二、闭合电路欧姆定律及能量分析
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.公式：
3.适用条件：
外电路必须为纯电阻电路。
二、闭合电路欧姆定律及能量分析
如图所示，R1＝14Ω，R2＝9Ω。当开关处于位置1时，电流表读数I1＝0.2 A；当开关处于位置2 时，电流表读数I2＝0.3 A。求电源的电动势E 和内阻r.
牛刀小试
二、闭合电路欧姆定律及能量分析
闭合电路欧姆定律的另一种表达形式
U外=IR
U内=Ir
E= IR+ Ir
E= U外+ U内
适用条件：任意电路（纯电阻或非纯电阻电路均可）
路端电压
意义: 电源的电动势等于内、外电路电势降落之和.
三、路端电压与负载的关系
R
A
V
A
实验探究
外电阻 R 增大 ，电流I ，路端电压U 。
外电阻 R 减小，电流I ，路端电压U 。
实验现象
减小
减小
增大
增大
三、路端电压与负载的关系
R
A
V
A
实验探究
三、路端电压与负载的关系
实验探究与理论分析
1 2 3 4 5 6 7
干路电流I/A 0.13 0.16 0.19 0.22 0.26 0.34 0.48
路端电压U/V 2.49 2.42 2.34 2.29 2.23 2.10 1.88
U=E-Ir
U=-rI+E
E= U外+ U内
U=U外；U内=Ir
U/V
I/A
0
y=kx+b
三、路端电压与负载的关系
牛刀小试
依次闭合电键S1、S2、S3，小灯泡L1的亮度为何会变暗呢？
三、路端电压与负载的关系
两种特殊情况
U/V
I/A
0
该处横坐标为 0，说明什么？
该处纵坐标为 0，说明什么？
R
V
A
外电路断路
I=0
由U=E-Ir 可知
U=E
电源两端短路
U=0
由U=E-Ir 可知
E
课堂小节
闭合电路的欧姆定律
电动势
闭合电路的
欧姆定律
路段电压与负载关系
内容
定义及定义式
物理意义及决定因素
各表达式的使用条件
表达式：
实验结论：当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大 。当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。
E= U外+ U内
数学表达：U=E-Ir
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