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第四章 闭合电路
第二节 闭合电路的欧姆定律
问题：
如图所示，选用的小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。
可是，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.了解电源在电路中的作用，理解电动势和内阻的概念；
2.理解路端电压与负载的关系;
3.能解释和计算有关闭合电路的问题。
一、闭合电路
闭合电路的结构：
（1）外电路： 电源外部的电路
由用电器、开关和导线构成。
（2）内电路： 电源内部的电路。
内电阻： 电源内部的电阻。
内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。我们可以将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联。
内电路
外电路
r
E
R
S
【观察与思考】
1.实验设计：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
【观察与思考】
2.数据分析：
(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。
0
0.92
0.75
用什么物理量可以描述电源的特性呢？
为什么电源能让外电路中能维持稳定的电流？
因为电源能把负极的正电荷经过电源内部不 断地搬运到正极。
思考2:
电源的这种能力是怎么来的呢？
+
+
+
+
+
+
+
正极
负极
+
+
+
+
-
-
-
-
思考1
E
r
S
外电路
内电路
电源内部分析
+
+
+
+
+
+
+ + + + + + + +
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
结合电源示意图，探究如下问题：
3.电源内部，正电荷（或自由电荷）所受的电场力方向与电荷移动方向相同还是相反？
相反
1.电源内部，正电荷是怎样移动的？如果没有这种移动，将会是什么结果？
正电荷从负极流向正极；不会有持续电流。
2.电源内部有电场吗？若有，方向如何？
有；从正极指向负极
正极
负极
电源
+
+
+
+
+
+
+
+
+
外电路
内电路
F电
F非
5.从做功与能量转化的角度，你是怎样理解电源在电路中的作用的？这种作用可以与生活中的什么现象类比？
4.正电荷在电源内部移动的过程中，除静电力外，是否还受其它力作用，是否做功？
有非静电力；电场力做负功，非静电力做正功。
通过非静电力做功，电源将其他形式能转化为电能；与滑梯—升降机模型类似。
手摇发电机中，非静电力是电磁作用，它将机械能转化为电势能
化学电池中，非静电力是化学作用，它将化学能转化为电势能
非静电力是个统称，从能量转化角度看，电源是通过非静电力做功将其他形式的能量转化为电势能的装置。
不同的电源，非静电力做功的多少是不同的，如何比较非静电力做功本领的强弱？
二、电源的工作原理
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
方法：比较搬运1C正电荷时非静电力做功。
二、电源的工作原理
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
4.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。
三、电动势
电动势反映电源把其他形式的能转化为电势能本领的大小
电动势E 电压U
物理 意义
定义式 W为非静电力做的功
W为电场力做的功
单位 伏特(V) 伏特(V)
联系 电动势等于电源未接入电路时两极间的电压值 电动势与电压的区别与联系
非静电力做功，其他形式的能转化为电能的本领，
表征电源的性质
电场力做功，电能转化为其他形式的能的本领，
表征电场的性质
1.实验：
(1)外电路的电压：外电路中的电流由电势高的一端
流向电势低的一端，即＿＿＿＿＿＿＿。
(2)电动势与内、外电压：
①变阻器阻值调到最大，只闭合S1 ，测得＿＿＿；
②闭合S1、S1 、S2 ，减小变阻器的阻值，读数填表，
可得＿＿＿＿＿，而＿＿＿，＿＿＿，则＿＿＿＿。
【研究闭合电路的欧姆定律】
U外=U1+U2+U3
U ＝E
E=U外+U内
U外=IR
U内=Ir
E=IR+Ir
四、闭合电路的欧姆定律
2.理论推导：根据能量守恒定律
在外电路中，电流做功产生的热量是Q外= ＿＿；
在内电路中，也有一部分电能转化为内能，产生
的热量是Q内= ＿＿；
电流通过电源时，非静电力做功是W=＿＿＿＿，由能量守恒定律，有＿＿＿＿＿＿，即＿＿＿＿。
E r
R
K
内电路
外电路
I2Rt
I2rt
Eq=EIt
EIt= I2Rt+ I2rt
E= IR+ Ir
四、闭合电路的欧姆定律
3.内容： 闭合电路中的电流跟电源的电动势成____，跟内、外电路的电阻之和成____；
4.公式：(1)I＝______(适于外电路为______电路)
(2)E＝____＋____ (适于____电路)
(3)E＝__＋___ (适于____电路)
【说明】 I=U/R称为 的欧姆定律。
正比
反比
U外　
Ir
纯电阻
部分电路
任何
U内　
U　
任何
E r
R
K
内电路
外电路
四、闭合电路的欧姆定律
【例题1】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
将r值代入方程E = I1R1 + I1r中，得
【例题2】 如图，R1=14Ω，R2=9Ω。当开关处于位置1时，电流表读数I1=0.2A；当开关处于位置2时，电流表读数I2=0.3A。求电源的电动势E和内电阻r。
1
A
R1
R2
2
E
r
解：根据闭合电路欧姆定律，得
E = I1R1 + I1r
E = I2R2 + I2r
消去E，解出r，得
r
=
I1R1－I2R2
I2－I1
代入数值得，r =1Ω
E = 3V
【观察与思考】
1.实验现象：电路中的灯泡额定电压与额定功率相同，接入电路的灯泡逐渐增多后，灯泡逐渐＿＿。
2.分析归纳：
电路中灯泡并联得越多，总电阻
越＿，输出的电流越＿，而灯泡逐渐
变＿，说明电源的内电压增＿，灯泡
两端的电压变＿。
变暗
小
大
暗
大
小
五、路端电压与负载的关系
电流I 路端电压U 内电压U内
外电阻R增大
减小
增大
减小
外电阻R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。
五、路端电压与负载的关系
3.U-I图像分析
五、路端电压与负载的关系
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
U/V
I/A
I短
θ
断路
短路
O
六、路端电压 U 随电流 I 变化的图像
1.下列关于电源的说法，正确的是（　）
A．电源向外提供的电能越多，表示电动势越大
B．电动势表示电源将任意电量正电荷从负极移送到正极时，非静电力所做的功
C．电源的电动势与外电路有关
D．在电源内从负极到正极电势升高
D
2.在如图所示的电路中，电源的内阻r=1.0Ω，电阻R=9.0Ω，不计电流表的内阻。闭合开关S后，电流表的示数I=0.20A．电源的电动势E为（　）
A．2.0V
B．3.0V
C．4.0V
D．5.0V
A
E r
S
R
A
3、在闭合电路中，路端电压U与电流I的关系为U=E Ir，以U为纵坐标，I为横坐标，作出U I关系图象如图所示，A. B. C是图象上的三点，则外电路断开的状态对应图中的___点。若电源的
电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω，则外电路断开时，
路端电压为U=___V；外电路短路时，短路电流
I=___A。
A
1.5
3
闭合电路的欧姆定律：

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