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闭合电路
欧姆定律
第十二章 电能 能量守恒定律
人教版高中物理 必修3
由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路（closed circuit）。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。
（1）外电路： 电源外部的电路
由用电器、开关和导线构成。
内电路
外电路
一、闭合电路
r
E
R
s
1、闭合电路的结构：
（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。
正极
负极
+
+
+
+
复习回顾
上一章第1节“电源和电流”我们学习了电源的功能，我们知道，要让电路中有持续的电流，就必须有电源。请叙述电源的功能？
①电源能把电子从正极搬运到负极（也可以说成：电源能把正电荷从负极搬运到正极）
②电源能够维持电路两端的电压。
③电源能够将其它形式的能量转化为电能。
在电源内部，存在着由正极指向负极的电场。在这个电场中，静电力阻碍正电荷向正极移动。因此，在电源内部要使正电荷向正极移动，就一定要有一种与静电力方向相反的力作用于电荷才行。我们把这种力叫作非静电力。
电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，这种非静电力在克服内部电场力做功，使电荷的电势能增加。从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
电路 玩滑梯 外电路 滑梯
电池内部 升降机
电场力对正电荷做
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
化学电池
电势能
化学能
非静电力
化学作用
发电机
电势能
机械能
非静电力
电磁作用
不同的电源把其他形式的能转化为电势能的本领是不同的，如何描述电源将其它形式能量转化为电能的本领呢？
1.5V干电池
讨论交流：非静电力做功的本领最强弱与哪些因素有关
碱性干电池——将1C的正电荷由电源负极搬运到正极，其非静电力做功1.5J。
锂电池——将1C的正电荷由电源负极搬运到正极，其非静电力做功3.7J。
铅蓄电池——将1C的正电荷由电源负极搬运到正极，非静电力做功2J。
3.7V手机电池
①概念：描述电源通过非静电力做功将其它能转化为电能的本领的
物理量。
（不成比例关系）
②大小：非静电力把1C正电荷从电源负极移动到正极所做的功。
③定义式：
④单位：V（与电势、电势差单位相同）
⑤电动势由非静电力的特性决定，跟电源体积无关，也跟外电路无关。
2、电动势
＋
－
电源内部
电势能
其他能
非静电力做功
静电力做功
电动势与电势差的区别
R
E ,r
思考与讨论：闭合电路中电势如何变化？
（1）在外电路中：沿电流方向电势降低（降落）。
（2）在内电路中：
①从负极到正极，存在电势“跃升”。
②电流流过内阻时，沿电流方向电势也降低。
3、闭合电路中的电势变化
A
B
A
B
C
D
r
E
R
s
设电源电动势为E，内阻为r，外电路的用电器都是纯电阻为R，闭合电路的电流为I。
思考1、在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？
r
E
R
K
内电路
外电路
E外=W电=UIt=I2Rt （纯电阻）
思考2、当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？
E内= Q内=I2rt
思考3、电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功？
W非=Eq=EIt
思考4、根据能量守恒定律，以上各能量之间有什么关系？
非
思考与讨论：
随堂练习：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.
这个结论称为：闭合电路的欧姆定律
那么：
如果外电路是纯电阻电路，
即：
【结论】
r
E
R
S
内电路
外电路
二、闭合电路欧姆定律
1、表述：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。
E＝U外＋Ir
2、表达式:
3、推导式:
② E＝U外＋U内
① E＝IR＋Ir
U外＝E－Ir
（只适用于外电路为纯电阻的闭合回路）
（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）
是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压.
是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压.
注意：
U内
U外
E
结论：E = U外+ U内
E
r
R
S
闭合电路中电势变化情况：
b
d
a
c
二、闭合电路欧姆定律
4、电动势和路端电压
①路端电压：外电路两端的电压，也就是闭合电路电源两极的电压。
②电源接入电路时：由U端＝E－Ir ，可知U端＜E。
正常工作时，由于内电压的存在，U端＜E，即电源两极的电压小于
电源电动势。
③电源没有接入电路时：由U内＝Ir =0，可知U端=E。
电源没有接入电路时，电源两极的电压等于电源电动势。
三、路端电压与负载的关系
2、关系式：
（适用于一切电路）
1、负载：电路中的用电器，可以是纯电阻元件，也可以是非纯电阻元件。
思考与讨论：外电阻R增大时，电压表示数如何变化？
电压表示数变大。
课堂小节
闭合电路的欧姆定律
电动势
闭合电路的
欧姆定律
路段电压与负载关系
内容
定义及定义式
物理意义及决定因素
各表达式的使用条件
表达式：
实验结论：当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大 。当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。
E= U外+ U内
数学表达：U=E-Ir
该图线通常叫做：电源的外部特性曲线
(1)图象的函数表达式
②横截距表示电源的短路电流
③图象斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害。
①纵截距表示电源的电动势E。
(2)图象的物理意义
U
I
O
E
I短
θ
断路
短路
3、电源的外部特性曲线（电源的U-I图象）
思考1：欧姆表的红、黑表笔，哪一个电势更高，电流方向如何？
思考2：欧姆表欧姆调零的本质是什么？欧姆调零后的内阻RΩ是多少？
思考3：欧姆表的表盘刻度为什么不均匀，有何特点？
思考4：欧姆表的“中值读数”有何特殊意义？
四、欧姆表的原理
1、欧姆表的电路图
①欧姆表内部有电源
②黑表笔连接电源正极，红表笔连接电源负极。（红负黑正）
③红表笔连接表头正接线柱，黑表笔连接表头负极。（红正黑负）
④电流“红进黑出”
E r
R1
G
①欧姆调零：
②欧姆调零的实质：
③欧姆调零后的内阻：
2、欧姆表的内阻
Rg
根据闭合电路欧姆调定律：
调节R1
使表头满偏，使电流为Ig 。
E r
R1
G
①测电阻原理：接入Rx时，电流：
3、欧姆表的表盘刻度特点
Rg
（每一个Rx都对应着一个特定的Ix ，将I 值改标成电阻值，就得到了欧姆表的表盘）
Rx
②当 时，
当 时，
当 时，
③表盘刻度：左密右疏，左大右小。
Rx=RΩ
Rx=2RΩ
Rx=3RΩ
4、表盘中值读数的意义
当指针指向表盘正中间时， ，此时Rx=RΩ。
即：表盘的中值读数等于欧姆表内阻。
选择×1倍率时：
选择×10倍率时：
选择×100倍率时：
RΩ=20Ω
RΩ=200Ω
RΩ=2000Ω
5、欧姆表电源老化引起的误差问题
①电源内阻增大，电动势不变时：
测量结果不受影响。
②电源内阻增大，且电动势减小时：
测量结果偏大。
由： 可知，E 减小，则RΩ减小，
比如从20Ω，减小到19Ω，
此时当Rx=19Ω，指针即可半偏，示数为20Ω，可见示数偏大。

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