资源简介

(共27张PPT)
新人教版 必修三
第十二章 电能 能量守恒定律
第2节 （第一课时） 闭合电路欧姆定律
新课引入
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？观看视频，交流讨论。
二、光的折射
学习任务一：电动势
闭合电路：导线、电源和用电器连成的电路
外电路：用电器和导线
内电路：电源内部
1.电源
1.电源外部，正电荷将怎样移动？
2.电源内部，正电荷将怎样移动？
3.电源内部的正电荷受到电场力方向？电场力做正功还是负功？
4.什么力来克服电场力做功？
从正极到负极
从负极到正极
从正极指向负极
负功
非静电力
+
+
+
+
电源
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
+
正极
负极
非静电力
电源：通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置
学习任务一：电动势
干电池
发电机
在干电池中，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。
5.电源内部的非静电力是由什么提供的？
学习任务一：电动势
学习任务一：电动势
2.类比
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2C的正电荷由负极搬运到正极，非静电力做功2.4J
铅蓄电池----将5C的正电荷由负极搬运到正极，非静电力做功10J
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。
（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1C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。
学习任务一：电动势
3.电动势
(6)注意
①电动势是比值法定义，与非静电力做功多少以及移送电荷量多少无关
②电动势由电源中非静电力特性决定，与体积、形状、是否接入电路均无关（电池体积会影响电池的容量与内阻）
③电动势是标量，且一定是正值。
④电动势越大，表示每移送1C电量电源可以把更多的其他形式的能量转化为电势能
⑤粗测电动势的方法：用伏特表直接接电源两端测电压约等于电动势。（考虑到电源有内阻，该电压略小于电动势）
学习任务一：电动势
⑥电动势与电压的区别：
电动势：反映电源把其它形式的能转化为电能本领大小的物理量，即反映电源性质
电压：反映电源把电能转化为其它形式的能的本领大小的物理量，即反映电场性质
单位相同，都是伏特，电压也叫电势差有正负，电动势只能为正。
学习任务一：电动势
学习任务二：闭合电路欧姆定律及其能量分析
1.电源内阻
电源的内阻:电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻,用符号r表示。
实际的电源可分解成不计内阻的理想电源和一个内阻两部分
问题1.电源内部非静电力做了多少功？
能量如何转化？
E
r
S
负载
A
B
I
情景设置：电源电动势为E,内阻为r,与一个负载接成闭合电路，设负载两端电压为U ,电路中电流为I ,通电时间为t。
化学能
电能
其他形式能
非静电力做功
电流做功
学习任务二：闭合电路欧姆定律及其能量分析
问题2：这些电能在哪些地方转化成其他形式能量？
外电路
内电路
根据能量守恒定律,有：
能量关系：
功率关系：
电压关系：
学习任务二：闭合电路欧姆定律及其能量分析
若外电路为纯电阻电路
即
(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。
学习任务二：闭合电路欧姆定律及其能量分析
2.闭合电路欧姆定律
（2）表达式:
（只适用于外电路为纯电阻的闭合回路）
3. E＝U外＋Ir
（3）变形式:
2. E＝U外＋U内
1. E＝IR＋Ir
4. U外＝E－Ir
（既适用于外电路为纯电阻电路也适用于非纯电阻电路）
（只适用于外电路为纯电阻的闭合回路）
注：对非纯电阻电路，路端电压U外IR
例题1
在下图中，R1＝14Ω，R2＝9Ω，当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I1＝0.2A;当开关S切换到位置2时，电流表的示数为I2＝0.3A。求电源的电动势E和r。
解:由闭合电路欧姆定律可知
得:
学习任务三：路端电压与负载的关系
1.外电路中的用电器叫负载，外电路的电势降落叫路端电压。
R
I
U内
U外
E. r 一定
I =
E
R+r
U内= Ir
E=U外+U内
（1）.理论根据：
闭合电路欧姆定律
部分电路欧姆定律
3.结论：路端电压随着外电阻的增大（减小）而增大（减小）。
（2）.逻辑推理：
如图闭合开关S，将外电路的滑动变阻器R向左移动(增大R)，观察电压表的示数将会做什么变化？
E、r
s
R
A
V
若R向右移动呢？
2.情景设置：
（3）.两种特例：
R=0
I=E/r
U内=E
U外=0
E. r 一定
I =
E
R+r
U内= Ir
E=U外+U内
①短路
②断路
I =
E
R+r
R=∞
I=0
U内=0
U外=E
E. r 一定
U内= Ir
E=U外+U内
5.结论：当外电路短路时，电路中的电流I短=E/r，內电压等于电动势；当外电路断路时，路端电压等于电动势。
学习任务三：路端电压与负载的关系
学习任务三：路端电压与负载的关系
3.实验验证
当R发生变化时，U端与I均发生变化，函数关系为：
U端=E-Ir=-rI+E，对比一次函数图像y=kx+b作图
I
U端
0
E
I短
从图像可以看出：
①纵轴截距为电动势E
②横轴交点为短路电流，其中I短=E/r
③图像斜率绝对值表示电源的内电阻：
斜率为负的所以加绝对值。
4.路端电压随电流变化的图像
学习任务三：路端电压与负载的关系
为什么多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗？
电路中电源电动势E和内阻r是一定的，根据“越并越小”，路端总电阻减少。
根据 电流增加。
再根据U=E－Ir 可知，路端电压减少，所以变暗。
为什么路端电压，不通过U=IR 来判断呢？
学习任务三：路端电压与负载的关系
拓展
1.a为电源的U-I图象，b为外电阻的U-I 图象；
2.a的斜率的绝对值表示内阻大小；b的斜率
表示外电阻的大小；
3.a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；
4.两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压;
5.交点和原点之间的矩形UMOI的面积表示电源的输出功率；
U
O I Im I
E
U M（I，U）
β
α
b a
N
当堂达标检测
1．某个电动势为E 的电源工作时电流为I，乘积EI 的单位是什么？从电动势的意义来考虑， EI表示什么？
【详解】某个电动势为E的电源工作时，电流为I，乘积EI的单位是瓦
电源的总功率为
则EI表示单位时间内电源将其他形式的能转化为电能的值
当堂达标检测
2．小张买了一只袖珍手电筒，里面有两节干电池。他取出手电筒中的小灯泡，看到上面标有“ 22V、0.25A ”的字样。小张认为，产品设计人员的意图是使小灯泡在这两节干电池的供电下正常发光。由此，他推算出了每节干电池的内阻。如果小张的判断是正确的，那么内阻是多少？提示：串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和，内阻等于各个电池的内阻之和。
【详解】若小张的判断是对的，小灯泡在这两节干电池的供电下正常发光，则电路中的电流为 I=0.25A，路端电压为 U=2.2V，根据闭合电路的欧姆定律
则每一节干电池的内阻为
当堂达标检测
【详解】由题知，电池板的开路电压 ，则电动势为：
根据闭合电路欧姆定律得：
3．许多人造卫星都用太阳能电池发电，用蓄电池储电。卫星上采用的蓄电池通常是锂电池，电动汽车、手机上用的蓄电池也是锂电池。某锂电池的内阻是 ，不接负载时的电压是 ，则短路时的电流是多少？ .
当堂达标检测
【详解】由闭合电路欧姆定律可得干路电流
路端电压
如果在外电路上并联一个R2=6.0Ω的电阻，外电路总电阻为
此时干路电流
路端电压为
如果外电路中串联一个R2=6.0Ω的电阻，路端电压为
4．电源的电动势为4.5V，内阻为0.5Ω，外电路的电阻为4.0Ω，路端电压是多大？如果在外电路上并联一个6.0Ω的电阻，路端电压是多大？如果外电路中串联一个6.0Ω的电阻，路端电压又是多大？
当堂达标检测
【详解】（1）设至少需要n节电池，串联的分压电阻为R0，因为路端电压必须大于（或等于）用电器的额定电压，即
得到 ,可见n取整数的最小值为5．
（2）此时路端电压
需要串联的分压电阻为
5．现有电动势为1.5V、内阻为1.0Ω的电池多节，准备用几节这样的电池串联起来对一个正常工作电压为6.0V、工作电流为0.1A的小灯泡供电．问：
（1）最少需要用几节这种电池？
（2）电路还需要一个定值电阻来分压，请计算这个电阻的阻值．
当堂达标检测
6．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。
【详解】当汽车启动开关S闭合时，电动机与车灯并联，电路总电阻变小，总电流变大，则降在r上的电压变大，使得车灯两端的电压变小，车灯变暗；当启动开关S断开，电动机停止工作，车灯恢复正常亮度。
当堂达标检测
7．充电宝内部的主要部件是锂电池，充电宝中的锂电池在充电后，就是一个电源，可以给手机充电。充电宝的铭牌通常标注的是“ mAh”（毫安时）的数量，即锂电池充满电后全部放电的电荷量。机场规定：严禁携带额定能量超过160Wh 的充电宝搭乘飞机。某同学查看了自己的充电宝铭牌，上面写着“1000mAh ”和“3.7V ”，你认为能否把它带上飞机？
【详解】某同学查看了自己的充电宝铭牌，上面写着“ ”和“ ”，则该充电宝的额定能量为
此能量小于机场规定的 的额定能量的充电宝，所以该同学能把它带上飞机。

展开更多......

收起↑