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第十二章 电能、能量守恒
第2节 闭合电路欧姆定律
一、闭合电路
2）内电路：电源内部的电路。
（1）内阻r（纯电阻）：内电路的电阻。
（2）内电压U内： 内电路上的电势降落。
1）外电路：电源外部的电路。
（1）外电阻R：外电路的电阻。
（2）路端电压U外：外电路耗压
内电路
S
1、构成：用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。
r
E
R
K
内电路
外电路
外电路：电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。
内电路：即在电源内部，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。
2、闭合回路的电流方向
内电路与外电路中的总电流是相同的。
a
b
a
b
c
d
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。
思考：电源内部的非静电力是由什么提供的？
3、电路中的电势变化情况
（1）在外电路中，沿电流方向流经电阻电势降低，
在内电路中，存在内阻（发热元件），沿电流方向电势也降低
（2）在内电路中沿电流方向存在电势 “跃升”。
a
b
c
d
＋
－
电源是为回路提供总能量、总电压的装置
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。
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。
4、电源的电动势——电源为回路提供的总电压
二、闭合电路欧姆定律
——闭合电路等式规律
r
E
R
s
I
W非静电力=qE=IEt
1.合上开关，在时间t内，有多少化学能转化为电能？
3.电流流经内电阻r时，在时间t内消耗多少电能？
2.电流流经外电路时，在时间t内消耗多少电能？
E外=U外It
Q内=U内It=I2rt
1、万能回路等式
E=U外+U内
E=U外+Ir
你能否得出电源的伏安特性曲线？
以上各能量之间有何关系？
函数：U外=E－Ir
①纵坐标截距等于电源电动势Ｅ
②横坐标截距等于Ｉ短＝E/r
E
I短
③斜率绝对值等于电源内阻
内阻越大，图线倾斜得越厉害．
1
2
电源的伏安特性曲线——路端电压与电流关系图象
E
④“面积”= U.I=P出
函数：U外=E－Ir
电源的伏安特性曲线——路端电压与电流关系图象
关注：“面积”= U.I=P出
何时电源的输出功率最大？
I短
E
W非静电力=qE=IEt
1.合上开关，在时间t内，有多少化学能转化为电能？
3.电流流经内电阻r时，在时间t内消耗多少电能？
2.电流流经外电路时，在时间t内消耗多少电能？
E外=UIt
Q内=U内It=I2rt
2、纯电阻回路等式
E外=I2Rt
r
E
R
s
I
E=U外+Ir
E=IR+Ir
函数：U外=E－Ir在此处如何理解？
以上各能量之间有何关系？
O
R
I
3、闭合电路欧姆定律：闭合的纯电阻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．
思考：当滑动变阻器的滑片由a向b移动时,安培表和伏特表示数如何变化
R总
Ｉ总
电流表示数减小
电压表示数增大
Ｕ外＝Ｅ－Ｉr
↑
↓
Ｕ外↑
你知道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？
试推导:
端电压随外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小
a
b
（2）外电路短路时
（1）外电路断路（空载）时
a
b
.
r
P
O
R
U
E
4、路端电压与负载的关系（纯电阻回路）
函数：
（3）时当R=r时
各量关系：
1）．电源提供的功率
（电源功率）：
2）．电源的输出功率
（外电路得到的功率）：
3）．电源内阻上的热功率
纯电阻
纯电阻：
5、闭合电路中的功率和效率
o R
P出
Pm
r
4）、电源的输出功率变量分析 :U=E/2时，电源的输出功率最大
电源输出功率随外电阻变化的图线
5)、电源的效率:
纯电阻
万能式
若纯电阻电路，则 ，试推导：
例1 已知如图，E =6V，r =4Ω,R1=2Ω，R2的变化范围是0－10Ω。求：
①电源的最大输出功率；
②此时电源的效率多大？
③R1上消耗的最大功率；
④R2上消耗的最大功率。
E r
R2
R1
① 2.25W；② 2W；③ 1.5W
效率最大与功率最大一回事吗？
三、小结
电动势
BD
铜
b
r
a
B
R
锌
A
1.如图为伏打电池示意图, 由于化学反应,在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b.
（1）（多选题）沿电流方向绕电路一周，非静电力做功的区是（ ）
A. R B. b C. r D. a
（2）在如图所示回路的各区域内，
电势升高的总和等于电源的___________。
2.单位电荷绕闭合电路一周，如外电路是纯电阻电路，外电路中产生的热量仅决定于（ ）
A.电流的大小，且与电流的平方成正比
B.电源电动势的大小，且与电动势的大小成正比
C.路端电压的大小，且与路端电压的大小成正比
D.各部分电阻值的大小，且与电阻值成反比
C
3. 如图所示，R1 = 8.0 W，R2 = 5.0 W，当单刀双掷开关 S 扳到位置 1 时，则得的电流 I1 = 0.2 A；当S 扳到位置 2 时，测得电流 I 2 = 0.3 A。求电源电动势E 和内电阻r
解：根据全电路欧姆定律，
r
S
E
A
R
1
R
2
1
2
消去E
4.在右图的闭合电路中，当滑片P 向右移动时，两电表读数的变化是（ ）
A. A变大， V变大
B. A变小， V变大
C. A变大， V变小
D. A变小， V变小
A
R
S
E
R0
P
V
R
S
E
R0
P
r
R总
I总
U外=E -U内
U0
UR
E
r
U内
4.在右图的闭合电路中，当滑片P 向右移动时，两电表读数的变化是 （ ）
A. A变大， V变大
B. A变小， V变大
C. A变大， V变小
D. A变小， V变小
A
R
S
E
R0
P
V
B
电路的动态分析问题
闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。
讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。
思路:
局部
整体
局部
5.按如图所示的电路连接各元件后，闭合开关S，L1、L2两灯泡都能发光。在保证灯泡安全的前提下，当滑动变阻器的滑动头向左移动时，下列判断正确的是 （ ）
A．L1变暗 B．L1变亮
C．L2变暗 D．L2变亮
AD
R
L1
L2
S
E
6.（多选）如图所示，平行金属板中有一个带电油滴悬浮在两板间的P点，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（　　）
A．油滴带负电，将向下运动
B．P点的电势升高
C．电源的效率变低
D．若电压表、电流表的示数变化量分别为ΔU和ΔI，则
AC
四、欧姆表原理、多用电表
1.如何把电流表改装成电压表
2.如何把电流表改装成量程较大的电流表
知识回顾
U
Ig
V
U
Rg
R
Ug
UR
Ig
Ug
A
I
Ug
I
Ig
IR
R
Rg
分压电阻
分流电阻
能否把电流表改装成直接测量电阻的欧姆表
(1)用导线把A、B直接连起来,此时应把可变电阻R调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流
r
A
B
E
R
Rg
例.如图电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10 mA,电流表电阻Rg=7.5Ω,A、B为接线柱。
1、欧姆表的改装
142 Ω
(2)调到满偏后保持R的值不变,在A、B间接一个50Ω的电阻Rx,电流表指针指着多少刻度的位置
7.5mA
(3)调到满偏后保持R的值不变,在A、B间接一个150Ω的电阻Rx,电流表指针指着多少刻度的位置
5mA
通过以上计算你有何启发
150Ω定值
Rx
毫安表盘 欧姆表盘
10mA 0Ω
7.5mA 50Ω
5mA 150Ω
0mA ∞Ω
2).欧姆表的结构:欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R， 刻度盘和红、黑表笔组成.
m
Ω
0
50
150
∞
R
r
R
E
Ix
+
+
=
g
Rx
+
1).改装原理：
Rx
R内
3).欧姆表的表盘:不均匀、增减与电流表相反、左密右稀
4).欧姆表正负极
优点：测量方便
5).优缺点
缺点：若电池用久了，电动势会变化，产生误差较大，只能粗略测量电阻
毫安表盘 欧姆表盘
10mA 0Ω
7.5mA 50Ω
5mA 150Ω
0mA ∞Ω
m
Ω
0
50
150
∞
R
r
R
E
Ix
+
+
=
g
Rx
+
1).改装原理：
Rx
R内
6).三个特殊值：
共用表盘：共用左边界（机械调零）
共用右边界（欧姆调零--Rx=0）
中值电阻

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