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第6节 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律
(课时1)
闭合电路
由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路（closed circuit） 。
用电器和导线组成外电路
电源内部是内电路。
想一想
电源内部是什么力把正电荷从负极搬运到正极的？做正功还是负功？
电源内部的正电荷受到静电力的方向？静电力做正功还是负功？电势能如何变化？
F静电力
F非静电力
电源的工作原理
观察实验
手摇发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能。
化学电池
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。
电源的实质
从能量转化的角度看，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。
电磁作用
化学作用
不同类型的电源，非静电力是不同的，那么不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗？
想一想
怎么比较电源非静电力做功本领的强弱呢？
想一想：哪款电池非静电力做功本领的最强？
碱性干电池——将1C的正电荷由电源负极搬运到正极，其非静电力做功1.5J。
锌汞电池——将1C的正电荷由电源负极搬运到正极，其非静电力做功1.2J。
铅蓄电池——将0.6C的正电荷由电源负极搬运到正极，非静电力做功1.2J。
一、电动势
电动势：表示电源的非静电力做功本领的物理量
电动势E 表示为
电动势在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
电动势是标量，单位：伏特（V） 1 V=1 J/C
????=????非????
?
9V
3V
1.5V
1.5V
1.5V
2.8V
12V
各种各样的电池
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。
想一想
外电路
+
-
静电力
非静电力
静电力做正功
电势能减少
电势能转化为
其他形式能量
非静电力
做正功
电势能增加
其他形式能
转化为
电势能
内电路
闭合回路的能量是怎样转化的？
相等吗？
？
观察与思考
1
2
第一次用的是一节新电池给小灯泡供电，第二次使用一个旧电池供电。
现象：第二次小灯泡亮度比第一次暗了很多。
请大家猜想一下这是为什么呢？
想一想
内阻
通常在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。
电源内部的电路可以等效为一个没有电阻的理想电源与电阻的串联。
电源
电源的电动势和内阻（E，r）都是由电源本身的性质决定，与外电路无关。
电池正常工作时，其电动势可以看作不变。在较短的时间内，电池的内阻也可以看作不变。
二、闭合电路的欧姆定律及其能量分析
闭合电路如图所示，设用电器两端电压为 U ,电路中电流为 I ,通电时间为 t。
电源内部非静电力做了多少功？
理论探究：闭合电路中电流 I 的决定因素
其他形式的能
电能
其他形式能
非静电力做功
静电力做功
闭合回路中能量如何转化？
电源
用电器、内阻
电源提供的电能在哪些地方转化成其他形式能量（被消耗）？

外电路
内电路
根据能量守恒定律有：
能量关系：
功率关系：
稀硫酸
PbO2
Pb
V
探针
V?
A
实验探究：闭合电路内电压与外电压之间的关系
1
2
3
4
5
6
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}序号
1
2
3
4
5
6
电流 I
/ mA
8
12
17
20
25
30
电压U外
/ V
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
电压U内
/ V
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
U外+ U内
/ V
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
E= U外+ U内
实验数据处理
若用U外表示外电路总的电势降落；用U内表示内电路的电势降落。则闭合电路的欧姆定律也可以写为
E ＝ U外＋ U内
即：电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。它反应了闭合电路的电势变化关系。
适用范围：外电路既可以是电阻，也可以含有电动机等用电器。
探究结论
在外电路中，沿电流方向电势降低。
在内电路中，沿电流方向电势也会降低。
E
U
Ir
I
E
r
R
0
E
闭合电路的欧姆定律
则：
如果外电路只有电阻
即：
——闭合电路的欧姆定律
????外=??????，
?
根据部分电路欧姆定律：
E= U外+ U内
????内=????????，
?
闭合电路的欧姆定律
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。
公式：
适用范围：外电路中没有电动机、电解池等用电器，只有电阻。
（外电路为纯电阻）
小结
闭合电路的能量关系：
电源内部特性决定： E , r
能量的观念
用物理量之比定义
????=????非????
?

E ＝ U外＋ U内
闭合电路的欧姆定律
U外＝ E -Ir
1、电源电动势反映了电源把其它形式的能量转化为电能的能力，因此（ ）
（A）电动势是一种非静电力
（B）电动势越大，表明电源储存的电能越多
（C）电动势的大小是非静电力做功能力的反映
（D）电动势就是闭合电路中电源两端的电压
例题
充电宝内部的主要部件是锂电池，机场规定：
某同学查看了自己的充电宝铭牌，上面写着“10000 mA·h”和 “3.7 V”，你认为能否把它带上飞机？
10A·h
例题
解：该充电宝储存的能量
E=UIt=????.????×10????·????=????????????·????
小于规定的160W·h
所以可以把它带上飞机
?
第6节 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律
(课时2)
观察实验
想一想
电源、小灯泡的规格都相同。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？
（1）
（2）
三、路端电压与负载的关系
把外电路中的用电器叫作负载，把外电路的电势降落叫作路端电压。
负载变化时，电路中的电流就会变化， 路端电压也随之变化。
对于确定的电源来说， E 和 r 是一定的。当外电路只有电阻时：
（1）
（2）
外电阻 R 增大，电流减小，路端电压增大。
外电阻 R 减小，电流增大，路端电压减小。
想一想
在外电路断路的情况下，用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？
在闭合电路时，仍然用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？
当电源两端短路时，电流会是无穷大吗？
想一想（解答）
根据 ，当 I=0时，U=E。
即：断路时路端电压等于电源的电动势。
我们常根据这个道理测量电源的电动势。
V
U ＝ E － Ir
在闭合电路时，仍然用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？
不等于电源电动势，测量值等于路端电压U。
V
U
想一想
当电源两端短路时，电流会是无穷大吗？
不会，电源有内阻，此时电流为短路电流。
绝对不允许将电源两端用导线直接连在一起！
危险！
想一想
路端电压 U 随电流 I 变化的图像
图像的函数表达式
在横轴上的截距
表示电源的短路电流
图像斜率的绝对值
表示电源的内阻。内阻越大，图线越陡。
在纵轴上的截距
表示电源的电动势 E
图像的物理意义
E
I短
断路
短路
U
I
O
——电源的外特性曲线
U 内
U外
实验数据处理
例题
如图是汽车蓄电池供电简化电路图。当汽车启动时，启动开关 S 闭合，电动机工作，车灯会变暗；当汽车启动之后，启动开关 S 断开，电动机停止工作，车灯恢复正常亮度。请分析以上现象发生的原因。
U
I总
U=E-I总·r
IM从无到有
1.如图所示是某电源的外特性曲线，则下列结论正确的是（ ）
A.电源的电动势为6.0V
B.电源的内阻为12Ω
C.电流为0.2A时的外电阻是28.4Ω
D.电源的短路电流为0.5A
0
0.5
0.3
0.1
6.0
5.8
5.6
5.4
5.2
U/V
I/A
2.有两节电池，它们的电动势分别为E1和E2，内电阻分别为r1和r2，将它们分别连成闭合电路，其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示，可以判定（ ）
A.图象交点所示状态，两电路的外电阻相等?????
B.E1>E2，r1>r2
C.图象交点所示状态，两电路的总电阻相等??????
D.E1>E2，r11
2
I
U
O
3.如图所示电路，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
V
A
R0
R2
R1
S
E r
闭合电路的动态分析
通过调节滑动变阻器的滑片改变电阻的大小；
通过开关闭合与断开改变电路结构；
电路中有光敏电阻、热敏电阻且阻值发生变化时；
电路中各个部分的电流、电压和功率都会随之发生变化。
4.如图，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合，现将S断开，则（ ）
A．V的读数变大，A的读数变小
B．V的读数变大，A的读数变大
C．V的读数变小，A的读数变小
D．V的读数变小，A的读数变大
V
A
R1
R2
R3
S
S0
E
5.如图所示电路中，L1、L2、L3、L4是四中相同的电灯，当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，下列说法正确的是（ ）
A.L1变亮，L2变亮 B.L1变亮，L2变暗
C.L1变暗，L4变暗 D.L1变暗，L4变亮
L1
L2
L3
L4
P
E r
第6节 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律
(课时3)
S
E r
C
R2
R1
1、如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置．闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是（）
A．增大R1的阻值 B．增大R2的阻值
C．增大两板间的距离 D．断开电键S
含电容器的动态电路
2、四个电键均闭合，稳定时，油滴静止，断开哪个电键油滴会向下移动（ ）
A.S1 B.S2 C.S3 D.S4
S1
S2
S3
S4
R1
R2
R3
E r
含有电容的直流电路
电路稳定时：
1 、电容器在直流电路中可视为断路
2 、与电容器串联的电阻无电流，电阻充当导线的作用
3、电容器两端的电压等于与它并联的电阻两端的电压
电路变化时：
电容器有充、放电电流通过与它串联的电阻。
电路中电表变化量的分析
5、(2014·上海高考)如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔV1、ΔV2、ΔV3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则(　　)
A．A的示数增大
B．V2的示数增大
C．ΔV3与ΔI的比值大于r
D．ΔV1大于ΔV2
第6节 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律
(课时4)
E＝Ir＋U
IE=I2r+IU
电源的总功率P总
内阻消耗的功率P内
电源的输出功率P出
任意电路：P出= IU
=IE-I2r
纯电阻电路：P出= I2R
=????????+????????????
?
闭合电路欧姆定律：
——能量守恒在闭合电路欧姆定律中的体现
闭合电路的功率及效率问题
由P出与外电阻R的关系图像可知：
①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝ 。
②当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小。
③当R＜r时，随着R的增大输出功率越来越大。
④当P出＜Pm时，相同的输出功率对应两个外电阻R1和R2，
=????????????+????????????+????????
?
≤????????????????
?
满足：R1R2＝r2。
????????????????
?
1、直流电路如图所示，闭合开关，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的（ ）
（A）总功率一定减小
（B）效率一定增大
（C）内部损耗功率一定减小
（D）输出功率一定先增大后减小
A
V
2.将阻值随温度升高而减小的热敏电阻I和II串联，接在不计内阻的稳压电源两端。开始时I和II阻值相等，保持I温度不变，冷却或加热II，则II的电功率在 （ ）
A．加热时变大，冷却时变小
B．加热时变小，冷却时变大
C．加热或冷却时都变小
D．加热或冷却时都变大
3、如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1Ω，定值电阻R0＝5Ω，电阻箱为R，求：
（1）求电源的最大输出功率。
（2）求当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值。
（3）当电阻箱R读数为多少时，定值电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值。
（4）若电阻箱R的最大值为3 Ω，求：当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值。
4.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示．下列判断正确的是(　　)
A．曲线c表示电源的输出功率
B．直线b表示电源的输出功率
C．电源的最大输出功率Pm＝9 W
D．电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω
5.2018年海南卷．如图，三个电阻R1、R2、R3的阻值均为R，电源的内阻r A．R2消耗的功率变小
B．R3消耗的功率变大
C．电源输出的功率变大
D．电源内阻消耗的功率变大
c
b
R1
a
R3
R2
a
b
c
R1
R2
R3
6.如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表．当电阻箱读数为R1=2Ω时，电压表读数为U1=4 V；当电阻箱读数为R2=5Ω时，电压表读数为U2=5 V．求：
(1)电源的电动势E和内阻r
(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?
第6节 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律
(课时5)
电功、电功率及焦耳定律
1.【2019年4月浙江物理选考】电动机与小电珠串联接入电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2。则( )
A. B. C. D.
自重
40 kg
额定电压
48 V
载重
75 kg
额定电流
12 A
最大行驶速度
20 km/h
额定输出功率
350 W
3.如图所示，M为一线圈电阻 rM=0.4 Ω的电动机，R=24Ω，电源电动势E=40V。当S断开时，电流表的示数为 I1=1.6A ，当开关S闭合时，电流表的示数为I2=4.0A。求:
(1)电源内阻r；
(2)开关S闭合时电源输出功率；
(3)开关S闭合时电动机输出的机械功率.
5.如图所示，电源电动势E＝3 V，小灯泡L的规格为“2 V　0.4 W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R＝4 Ω时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。则(　　)
A．电源内阻为1 Ω
B．电动机的内阻为4 Ω
C．电动机正常工作电压为1 V
D．电源效率约为93.3%
两类U-?I图像的比较与应用
1．在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的U-?I图线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路。由图像可知(　　)
A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5 Ω
B．电阻R的阻值为1 Ω
C．电源的输出功率为2 W
D．电源的效率为66.7%
2.如图，直线A为电源的U-I图线，直线B和C分别为电阻为R1、R2的U-I图线。现用该电源分别与R1、R2组成闭合电路甲和乙。由图像一定能确定的是（ ）
A.电阻R1B.电源输出功率P甲C.电源内阻消耗的功率Pr甲D.电源效率η甲<η乙
3.如图所示为小灯泡的U－I图线，若将该小灯泡与一节电动势E＝1.5 V、内阻r＝0.75 Ω的干电池组成闭合电路，此时电源的总功率和小灯泡的实际电功率接近以下各数据中的(　　)
A．1.5 W　 1.0 W
B．0.75 W　0.5 W
C．0.75 W　0.75 W
D．1.5 W　 0.75 W
　　[答案] D 　
两个灯泡并联后接在该电源两端
两个灯泡串联后接在该电源两端
4.如图甲，电路中电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后，下列说法中正确的是(　　)
A．L1中的电流为L2中电流的2倍
B．L3的电阻约为1.875 Ω
C．L3的电功率约为0.75 W
D．L2和L3的总功率约为3 W

5、如图所示，甲、乙分别表示两个电源的路端电压与通过它们的电流I的关系，下列说法中正确的是 (　　)
A．电源甲的电动势大于乙的电动势
B．电源甲的内阻小于乙的内阻
C．电流都是I0时，两电源的内电压相等
D．路端电压都为U0时，它们所在电路的外电阻相等
*7．(“华约”自主招生)已知两电源的电动势E1>E2，当外电路电阻为R时，外电路消耗功率正好相等。 当外电路电阻降为R′时， 电源为E1 时对应的外电路功率为P1，电源为E2 时对应的外电路功率为P2 ，电源E1的内阻为r1，电源E2的内阻为r2 。则(　　)
A．r1>r2，P1>P2 B．r1 C．r1P2 D．r1>r2，P1

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