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第十二章 电能 能量守恒定律
第二节 闭合电路的欧姆定律
目 录/
1.
学习目标
2.
情景导入
3.
新课讲解
4.
小试牛刀
5.
课堂小结
PART 01
学习目标
学习目标
1.知道电源内部有内阻，了解内电路和外电路的概念
2.知道电动势的概念，理解闭合电路的欧姆定律
3.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，会进行相关的电路分析和计算
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
PART 02
情境导入
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。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？
PART 03
新课讲解
外电路


内电路
内电路


S



R
+
—

R
S
+
—

r
E
内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻
闭合电路
一、认识闭合电路
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
水泵增加水的重力势能
电源增加电荷的电势能
水泵抽水靠的是非重力
电源移动电荷靠的是非静电力
水 流
A
B
连通器
抽水机
+
+
+
+
电源
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
+
正极
负极
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
怎样描述电源把其他形式的能转化为电能本领的大小？
电势能增加1.5 J
电势能增加2.0 J
干电池：
蓄电池：
蓄电池比干电池把其它形式的能转化为电能的本领强。（类比引入速度来描述物体运动的快慢一样）
假设电源把电量为1C的正电荷从负极搬运到正极
学习目标
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新课讲解
小试牛刀
课堂小结
电动势
1.定义：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值。
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
2.定义式：
（W：非静电力做的功 q：电荷量）
3.单位： 伏特（V） 1 V=1 J/C
标量
4.物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电势能本领的大小
5.特点:由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积和外电路均无关
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
电动势与电压的区别
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
电压U
电动势E
物理意义
定义式
单位
联系
电场力做功，电能转化为其他形式的能
非静电力做功，其他形式的能转化为电能
W为电场力做的功
W为非静电力做的功
伏特（V）
电动势等于电源未接入电路时两极间的电势差
学习目标
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小试牛刀
课堂小结
外电路中，电流方向由正极流向负极(a流向b)，沿电流方向电势降低
内电路中，电流方向由负极流向正极(d流向c)，沿电流方向电势升高
欧姆定律
二、闭合电路欧姆定律
基于上节所学的焦耳定律及所学知识推导闭合电路的欧姆定律
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
根据能量守恒定律，有

R
S
+
-

r
E
学习目标
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课堂小结
学习目标
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小试牛刀
课堂小结
实验探究
学习目标
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小试牛刀
课堂小结
化学能
电能
电场力做功
其它形式的能
设电源电动势为E，内阻为r，与一个负载连成闭合电路，负载两端电压为U1，电路中电流为I，通电时间为t
非静电力做功
根据能量守恒定律，有
学习目标
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小试牛刀
课堂小结
在内电路中，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向为负极流向正极。
注意：内电路中，沿电流方向存在电势“跃升”，另外由于电源存在内阻，沿电流方向电势也降低。
?
?
?
?
?
?
学习目标
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新课讲解
小试牛刀
课堂小结
（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。
电源电动势等于内、外电路电势降落之和
闭合电路的欧姆定律
（2）表达式：
（3）适用范围：外电路为纯电阻的闭合电路
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小试牛刀
课堂小结
三、路端电压与负载的关系
U外=E-Ir
根据E=U外+ U内 ，U内=Ir，则
你能解释之前实验中观察到的现象：
并联的小灯泡越多，单个小灯泡越暗了吗
外电路总电阻
路端电压：外电路的总电压，也就是伏特表并联在电源两端的读数。
学习目标
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小试牛刀
课堂小结
把 U外 和 I 的关系式 U=E-Ir 变形为 U=(-r)I+E 与一次函数标准形式 y=kx+b 对比，发现了什么？
根据 U-I 图像，当外电路断开时，路端电压是多少？当电源两端短路时，电流会是无穷大吗？这两种情况分别对应图上哪个点？
U-I 图像是一条直线，
斜率为-r，斜率的绝对值是电源内阻r
y轴(U轴）上的截距为电源电动势E
学习目标
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小试牛刀
课堂小结
U=E-Ir
E
I1
O
I
U
断路电压U
短路电流
U=I1R
U内=I1r
r=0
①当R减小时，I 增大，路端电压减小，当外电路短路时，R等于零，此时电路中的电流值最大， ，路端电压等于零
②当R增大时，I 减小，路端电压增大，当R趋近于无穷大时，相当于外电路断路（外电路开路），此时电路中的电流等于零，U=E，即断路时路端电压等于电源电动势
学习目标
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新课讲解
小试牛刀
课堂小结
1．电源提供的功率：
2．电源的输出功率：
3．电源内阻上的热功率：
4. 供电效率:
对纯电阻电路，电源的效率为：
r
E
R
s
I
R增大时电源效率提高
闭合电路的功率
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小试牛刀
课堂小结
O
R
P
r
Pm
5.电源最大输出功率：
输出功率：P出=P- P内=IE- I2r=I U外= I2 R外
（外电阻为纯电阻电路）
当R=r时,电源输出功率最大,但效率只有百分之五十。
学习目标
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小试牛刀
课堂小结
具体分析思路：串并联分析→局部电阻R→总电阻R总→
总电流I总→内电压U内→路端电压U外→各部分电压、电流变化。
2．闭合电路动态分析的三种方法
(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”
1.闭合电路动态变化：闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起总电阻、总电流变化从而导致部分电压、电流变化。
R局增大 R总增大→I总减小 U内减小→U外增大→U局增大
闭合电路动态分析
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小试牛刀
课堂小结
(2)结论法——“串反并同”。
①“串反”：某一电阻增大，与它串联或间接串联的电阻的电流I、端电压U、电功率P所有电学量都减小；某一电阻减小，与它串联或间接串联的电阻所有电学量都将增大。
②“并同”：某一电阻增大，与它并联或间接并联的电阻的电流I、端电压U、电功率P所有电学量都增大；某一电阻减小，与它并联或间接并联的电阻所有电学量都减小。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
特别注意：若不计电源内阻，则路端电压U外始终等于电源电动势E，不满足“串反并同”。其它结论仍然成立。
学习目标
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小试牛刀
课堂小结
PART 04
小试牛刀
学习目标
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小试牛刀
课堂小结
1.所示的电路中，已知电源的电动势 ，内电阻 ，电阻 ，闭合开关S后，电路中的电流 I 等于( )
A.5A
B.3.0A
C.1.5A
D.0.5A
D
学习目标
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小试牛刀
课堂小结
答案：D
解析：根据闭合电路欧姆定律得
故ABC错误，D正确。
学习目标
情境导入
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小试牛刀
课堂小结
2.小明家的太阳能电池，因户外使用时间较久，厂家标记的参数已模糊不清。为了了解相关参数，小明测量了此电池不接负载时两极间电压为24.0 V，接上10.0 Ω的电阻时两极间电压为20.0 V。则此电池的电动势和内阻分别为( )
A.24.0 V和2.0 Ω
B.20.0 V和2.0 Ω
C.24.0 V和10.0 Ω
D.20.0 V和10.0 Ω
A
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小试牛刀
课堂小结
答案：A
解析：不接负载时两极间电压为，则电池的电动势为；根据闭合电路欧姆定律有
代入数据解得
故选A。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
3.如图所示，电源的电动势和内阻分别为 E 和 r，在滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢移动的过程中，下列说法正确的是( )
A.电路的总电阻先减小后增大
B.电源的总功率先增大后减小
C.电容器所带电荷量先减少后增多
D.电源的效率先减小后增大
C
学习目标
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新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：C
解析：A.滑动变阻器Pa段与Pb段并联，然后 与和电源串联，滑片从a向b缓慢移动的过程中，电路的总电阻先增大后减小，故A错误；
B.由闭合电路欧姆定律可知干路中的电流先减小后增大，因此电源总功率 先减小后增大，故B错误；
C. 两端的电压先减小后增大，它与电容器并联，根据 可知电容器所带电荷量先减少后增多，故C正确；
D.电源的效率
滑片从a向b缓慢移动的过程中，路端电压为
由于I先减小后增大，因此U先增大后减小，可知电源效率先增大后减小，故D错误。
PART 05
课堂小结
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
① 闭合电路
（1）外电路：电源外部的电路叫外电路，由用电器和导线组成，其总电阻称为外电阻R.外电路两端的电压称为外电压，通常也叫路段电压.
（2）内电路：电源内部的电路叫内电路，其电阻称为内阻r.
电动势
（1）定义：在电源内部，非静电力所做的功W与所移动的电荷量q之比叫电动势.
（2）定义式：
（3）数值：电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极移动到正极所做的功.
电源之外的电路
1
2
不是决定式
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
（4）单位：伏特（V），简称伏.
（5）物理意义：表示电源把其他形式的能转化为电能（非静电力做功）的本领大小.
（6）特性：电源的电动势反映了电源的特性，由电源中非静电力的特性决定，与外电路无关.
闭合电路的欧姆定律
（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.这个结论叫作闭合电路的欧姆定律.
（2）公式：
（3）常用表达式：
与电势差（电压）的单位相同，
但电动势与电势差是两个不同的概念
3
适用于纯电阻电路
适用于所有电路
外电路断路
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
路端电压与负载的关系
（1）路端电压：路端电压时外电路的实际工作电压.
（2）路端电压U与外电路电阻R的关系：路端电压随着外电路电阻的增大而增大.
（3）关系式：
4
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