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第二节 闭合电路的欧姆定律
粤教版（2019）高中物理必修第三册
第四章 闭合电路
@HY
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
闭合电路：用导线把电源、用电器连成的一个完整的电路
r
E
R
S
A B
外电路
内电路
外电路：电源外部的电路叫外电路 。
包括用电器、开关导线等。
内电路： 电源内部的电路叫内电路。如发电机的线圈、电池的溶液等。
电路动态分析
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
以铜片和锌片为极板，分别用果汁、牛奶和食用油等作为电解液制成原电池，用电压表测量各原电池两极板间的电压(两极板间距相同)，并将测量数据填入表中。
0.92
0.75
0
设计实验
电路动态分析
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
分析数据
0
0.92
0.75
用什么物理量可以描述电源的特性呢？
(1)这三组数据反映了原电池的什么特性？
反映了原电池转化能量的本领。
(2)为什么果汁电池两极间的电压比牛奶电池两极间的电压大？
果汁电池将化学能转化成电能的本领更强。
(3)为什么食用油电池两极间的电压为0？
食用油电池无法将化学能转化成电能。
电路动态分析
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
1.电源外部，正电荷将怎样移动？
从正极到负极
2.电源内部，正电荷将怎样移动？
从负极到正极
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？
从正极指向负极
4.电源外部的能量是如何转化的？
电能转化其他形式能量
电路动态分析
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
电路 玩滑梯 外电路 滑梯
电池内部 升降机
电场力对正电荷
电势能
重力对人做 重力势能
非静电力对正电荷做
克服
电势能
拉力对人做
克服
重力势能
类比
正功
减小
正功
重力
增加
正功
减小
正功
增加
电场力
电路动态分析
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
1、概念：
物理学中用电动势来描述电源的特性，电源的电动势在数值上等于不接用电器是电源正负两极间的电压
2、表达式：
3、电动势在数值上等于非静电力把单位正电荷（即1 C ）的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功
4、物理意义：反映把其他形式的能转化为电能的本领
5、电动势是标量，单位：伏特（V） 1 V=1 J/C
电路动态分析
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
（1）如图所示，用果汁电池接上一小灯泡时，灯泡不亮，而用牛奶电池接同一小灯泡时，灯泡却亮了。果汁电池的电动势较大，但能使灯泡发光的却是牛奶电池，这是为什么？
（2）如图所示，测得果汁电池的电动势约为0.96V，加入稀硫酸后再测得其电动势约为0.98V，接入小灯泡，发现小灯泡发光了，为什么加了稀硫酸的果汁电池能使小灯泡发光呢？
电路动态分析
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
实验表明：E=U外+U内
电压表V1测量外电路电压 （又称路端电压）
电压表V2测量电源内部电路电压 （又称内电压）
电路动态分析
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
对内外电路分别应用欧姆定律
E=U外+U内
U外=IR
U内=Ir
则 E=IR+Ir
内电路可以看成由一个理想电源和一个电阻组成。
闭合电路的欧姆定律
只适用于外电路为纯电阻的闭合回路
电路动态分析
例题：如图所示，R1 = 9 Ω，R2 = 5 Ω。当单刀双掷开关 S拨到位置“1”时，电压表示数 U1 = 2.70 V ；当 S 拨到位置“2”时，电压表示数 U2 = 2.50 V。
求：电源的电动势 E 和内阻 r。（ 电压表内阻可视为无穷大 ）
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
电路动态分析
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
逐渐闭合开关S1、S2、S3，观察与S1串联的灯泡亮度的变化
【思考】
（1）接入电路中的灯泡增多时，电路的总电阻怎样变化？
（2）电路的内电压和外电压分别如何变化？
电路动态分析
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
逐渐闭合开关S1、S2、S3，观察到S1灯泡亮度变小
U路=E-Ir
U内=Ir
路端电压即灯泡两端电压减小，
所以灯泡变暗。
理论分析
电路动态分析
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
外电路断路时，
路端电压与负载的关系
电路动态分析
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
路端电压与负载的关系
外电阻R 电流I 路端电压U 内电压U内
增大
减小
增大
减小
减小
增大
减小
增大
R=∞断路
I=0
U=E
U内= 0
R=0 短路
I=E/r
U=0
U内= E
公式
路端电压随着外电阻的增大而增大。
电路动态分析
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
路端电压与负载的关系
两个特例：
(1)断路:当外电路断路时，路端电压等于＿＿＿。
(2)短路:当外电路短路时，电路中的电流I=＿＿。
V
R=∞
I=0
U外=E
E. r 一定
I =
E
R+r
U外=E - Ir
电动势
R=0
I=E/r
U外=0
U外=E-Ir
U外= IR
E/r
电路动态分析
例题 人造地球卫星大多用太阳能电池供电，太阳能电池是由许多片太阳能电池板组成的。现把太阳能电池置于如图所示的电路中，当断开开关时，电压表的示数 U1=800 mV。已知电阻的阻值为20 Ω，当闭合开关时，电压表的示数 U2=400 mV。求该太阳能电池的内阻r。
解：断开开关时，电压表示数是电源电动势
E＝U1＝800 mV
闭合开关，电路中的电流为
由闭合电路的欧姆定律，有
则太阳能电池内阻是
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
电路动态分析
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
电路动态分析
1.动态电路的特点
断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化。
2.动态电路分析的两种常用方法
U分
R局
增大
减小
→
R总
增大
减小
→
I总
增大
减小
→
U总
增大
减小
→
I分
(1)程序法：
(2)“串反并同”：
闭合电路
欧姆定律
U-I图像
电动势
电路动态分析
(2)“串反并同”：
1.“串反”是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大;
2.“并同”是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。
1．(多选)如图所示为两个独立闭合电路A和B的路端电压与其总电流I的关系图线，则(　　)
A．路端电压都为U1时，它们的外电阻相等
B．电流都是I1时，两电源内电压相等
C．电路A的电源电动势大于电路B的电源电动势
D．A中电源的内阻大于B中电源的内阻
课堂练习
ACD
2．如图所示电路中，电源电动势E＝9V，内阻r＝3Ω，R＝15Ω，下列说法中正确的是(　　)
A．当S断开时，UAC＝9V
B．当S闭合时，UAC＝9V
C．当S闭合时，UAB＝7.5V，UAC＝9V
D．当S断开时，UAB＝0，UBC＝0
课堂练习
A
3.(多选)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下面结论正确的是( )
A. 电源的电动势为6.0V
B. 电源的内阻为12Ω
C. 电源的短路电流为0.5A
D. 电流为0.3A时的外电阻是18Ω
AD
课堂练习
4、如图甲是一科技小组设计火情报警电路示意图的一部分、R2为热敏电阻，电阻R2随温度变化如图乙所示。值班室显示电流表信息。在a、b之间接报警器，当R2所在处出现火情时，电流表示数I和报警器两端的电压 U的变化情况是（　　）
A．I变大，U变大 B．I变大，U变小
C．I变小，U变大 D．I变小，U变小
D
课堂练习

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