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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
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？
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
新课须知
1、闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路叫做“闭合电路”。
用电器和导线我们称为外电路；
电源内部我们称为内电路。
2、闭合回路运作：正电荷从电源正极通过外电路移到负极。
要想使电路中保持源源不断的电流，还需要把到达负极的正电荷通过内电路送回正极。这样才能构成一个使自由电荷能循环运动的闭合回路。
实际电路中是自由电子在运动，由于我们规定正电荷移动方向为电流方向，因此这节我们以正电荷为例。
+
+
+
+
电源
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
+
正极
负极
思考1：外电路的正电荷移动方向时怎样的？
能量转化情况如何？
正极 负极
高电势 低电势
能量转化
思考2：内电路情况又如何？从能量转化角度看，电源的作用是什么？
非静电力做正功
负极 正极
低电势 高电势
能量转化
电源作用（能量转化角度）：
静电力做正功
电能 其它形式能
其它形式的能 电势能（又称电能）
2.电路中正电荷移动方向和能量转化分析
提供非静电力，将其他形式能转化为电能。
非静电力
正电荷
移动
正电荷
移动
静电力
干电池
发电机
化学能转化为电势能
机械能转化为电势能
非静电力：
电磁作用
非静电力：
化学作用
实例：电源的作用
碱性干电池----将1C的正电荷由负极搬运到正极，非静电力做功1.5J
锌汞电池----将1C的正电荷由负极搬运到正极，非静电力做功1.2J
铅蓄电池----将0.6C的正电荷由负极搬运到正极，非静电力做功1.2J
搬运1C正电荷时，非静电力做功反映电源将其他形式能转换成电势能的本领。
引入一个能反映电源把其他形式能转化成电势能本领大小的物理量。
--------电动势
一、电动势
W：非静电力做的功
q ：被移送的电荷量
电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.
1. 物理意义：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。
二、闭合电路的组成
用电器和导线组成外电路
电源内部是内电路
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。
图一：一节新电池给小灯泡供电；图二：同等规格的一节旧电池给同一个小灯泡供电。
现象：新电池供电的小灯泡比旧电池供电的小灯泡亮度要大。
原因：旧电池提供的电流比新电池提供的电流小很多。
二、闭合电路的组成
电路中的电势变化
1.在外电路中，沿电流方向电势降低。
2. 在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”(BC 和DA为化学反应层)。
A
B
C
D
R
E 、r
化学反应层
A
C
D
Ir
内阻上电势降低
B
电势突升
电势突升
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
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)
①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，用表示，。
适用于任何电路。
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
S
R
E r
变化情况 ） （短路）
思考：对某一给定的闭合电路，电流、路端电压、
内电压是怎样随外电阻的改变而改变的？
分析依据：
一、路端电压与负载的关系
三、路端电压与负载的关系
⑴ R↑，则U端↑
R↓，则U端↓
解析：当多个灯泡并联时，外电阻R减小，由 可知，总电流I增大，由 可知，路端电压U减小，灯泡两端电压减小，所以变暗。
解释现象
小结：与负载的关系
⑶外电路短路：
⑵外电路断路：
应用：测量电源的电动势。
思考：当电源两端短路时，电流会是无穷大吗？
思考：断路时，用电压表直接测量电源两端，测量结果在数值上完全等于电源电
动势吗？
不允许将电源两端用导线直接连在一起！
四、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。
中值电阻
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。
四、欧姆表的原理
五、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”
AC
练习1 关于电动势下列说法中正确的是 (　　)
A.在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电势能增加
B.对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大
C.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送单位电荷量做功越多
D.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多
练习2 铅蓄电池的电动势为2V，这表示 (　　)
A.电路中每通过1C的电量，电源把2J的化学能转变为电能
B.蓄电池接入电路两极间的电压为2V
C.蓄电池在1s内将2J的化学能转变成电能
D.蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V）强
AD
练习3 在如图所示的电路中，电源的电动势为1.5V，内阻为0.12Ω，外电路的电阻为1.38Ω，求电路中的电流和路端电压。
R
S
E、
r
I = 1 A
U = 1.38V
练习4（多选）如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是 ( )
电源的电动势为6.0V
电源的内阻为12Ω
电源的短路电流为0.5A
电流为0.3A时的外电阻是18Ω
【解析】。U-I图像的纵截距即电源电动势，所以A正确。而内阻为 。短路电流 。当电流为0.3A时，根据 ，R=18Ω。
AD
E=U外+U内
电动势
闭合欧姆定律
闭合电路
课堂小结
适用外电路为纯电阻的电路
E=IR+Ir
普遍适用

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