1、第二节第二节 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 学习目标 1.理解电动势的概念，知道电动势是描述非静电力做功本领的物理量.2.了解外电路、内电路， 知道电动势等于内、外电路电势降落之和.3.理解闭合电路的欧姆定律，掌握其表达式.4.会分析路端电压与 负载的关系 一、闭合电路 1闭合电路的组成 (1)外电路，其电阻称为外电阻 (2)内电路，其电阻称为内电阻 2电流方向 (1)在外电路中，电流由电势高的正极流向电势低的负极 (2)在内电路中，电流由电势低的负极流向电势高的正极 二、电动势 1非静电力：电源提供的把正电荷由负极搬运到正极的力 2电源：通过非静电力做功，把其他形式的能转化为电能的装
2、置 3电动势： (1)概念：电动势是描述电源将其他形式的能转化为电能的本领的物理量 (2)定义式：EW q . (3)单位：与电势、电压的单位相同，都是伏特，符号为 V. (4)电动势在数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压 三、研究闭合电路欧姆定律 1内容：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比 2表达式：I E Rr. 3另外两种表达形式：(1)EU外U内；(2)EIRIr. 四、路端电压与负载的关系 1路端电压的表达式：UEIr. 2路端电压随外电阻的变化规律 (1)当外电阻 R 增大时，由 I E Rr可知电流 I 减小，内电压 U 内Ir 逐渐减小，路
3、端电压 UEIr 增大 (2)当外电阻 R 减小时，由 I E Rr可知电流 I 增大，内电压 U 内Ir 逐渐增大，路端电压 UEIr 减小 1判断下说法的正误 (1)电源是通过静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置( ) (2)把同一电源接在不同的电路中，电源的电动势也将变化( ) (3)外电阻变化可以引起内电压的变化，从而引起内电阻的变化( ) (4)对于同一电源，外电路的电阻越大，路端电压就越大( ) (5)外电路断路时，电源两端的电压就是电源电动势( ) 2如图 1 所示，电动势为 2 V 的电源跟一个阻值 R9 的电阻接成闭合电路，理想电压表测得电源两端 电压为 1.8 V，则电
4、源的内阻为 . 图 1 答案 1 一、电源的电动势 导学探究 日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图 2 所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5 V”字 样，有的标有“3.7 V”字样 图 2 (1)如果把 5 C 的正电荷从 1.5 V 干电池的负极移到正极， 电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？ 如果把 2 C 的正电荷从 3.7 V 手机电池的负极移到正极呢？ (2)是不是非静电力做功越多，电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大？如何描述电源把其他形式的 能转化为电能的本领？ 答案 (1)把 5 C 的正电荷从 1.5 V 干电池的负极移到正极， 电荷的电势能增加了
5、 7.5 J， 非静电力做功 7.5 J 把 2 C 的正电荷从 3.7 V 手机电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了 7.4 J，非静电力做功 7.4 J. (2)不是非静电力对电荷做功多少与电荷的数量有关若把相同数量的正电荷从电源的负极移到正极，做 功越多，电荷获得的电势能越多，表明电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大可以用非静电力做的 功与电荷量的比值来反映电源把其他形式的能转化为电能的本领 知识深化 对电动势的理解 1EW q 是电动势的定义式而不是决定式，E 的大小与 W 和 q 无关，是由电源自身的性质决定的；电动势 不同，表示电源将其他形式的能转化为电能的本领不同 2 电动
6、势与电压不同： 电动势是描述电源非静电力做功本领大小的物理量， 而电压表示两点电势的差值 当 外电路断开时，电动势在数值上等于电源两极间的电压 (多选)关于电动势 E 的说法正确的是( ) A电动势 E 的大小，与非静电力所做的功 W 的大小成正比，与移送电荷量 q 的大小成反比 B电动势 E 是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关 C电动势 E 是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量 D电动势 E 的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同 答案 BC 解析 EW q 是电动势的定义式，电动势与这两个相比的项没有关系，它是由电源本身决定的，是表征电源 把其他形式的能转化
7、为电能本领强弱的物理量电动势和电势差尽管单位相同，但本质上是不相同的，故 选 B、C. 二、闭合电路的欧姆定律 1内、外电路中的电势变化 如图 3 所示，外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源负极流向正 极，沿电流方向电势升高 图 3 2闭合电路欧姆定律的几种表达形式 (1)I E Rr、EIRIr 只适用于外电路为纯电阻的闭合电路 (2)U外EIr，EU外U内适用于任意的闭合电路 如图 4 所示的电路中，当 S 闭合时，电压表和电流表(理想电表)的读数分别为 1.6 V 和 0.4 A，当 S 断开时，它们的示数变为 1.7 V 和 0.3 A，则电源的电动势
8、和内阻各为多少？ 图 4 答案 2 V 1 解析 当 S 闭合时，R1和 R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得 U1EI1r 代入数据得 E1.60.4r 当 S 断开时，只有 R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得 U2EI2r 代入数据得 E1.70.3r 联立得 E2 V，r1 . 针对训练 1 (多选)如图 5 所示，当可变电阻 R2 时，理想电压表的示数 U4 V，已知电源的电动势 E 6 V，则( ) 图 5 A此时理想电流表的示数是 2 A B此时理想电流表的示数是 3 A C电源的内阻是 1 D电源的内阻是 2 答案 AC 解析 由题图可知电压表测量的是路端电压， 电流表测的是通
9、过可变电阻 R 的电流， 则 UIR， 得 I2 A， 再由闭合电路欧姆定律有 EUIr，将 I2 A、U4 V、E6 V 代入可得 r1 ，故选项 A、C 正确，B、 D 错误 三、路端电压与负载的关系 导学探究 1.在如图 6 所示的电路中，电源的电动势 E10 V，内电阻 r1 ，试求当外电阻分别是 3 、4 、9 时 所对应的路端电压通过数据计算，你发现了怎样的规律？ 图 6 答案 外电压分别为 7.5 V、8 V、9 V随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大 2根据闭合电路欧姆定律写出路端电压 U 与干路电流 I 之间的关系式，并画出 UI 图像 答案 由 EUU内及 U内Ir 得 UE
10、Ir，UI 图像如图所示 知识深化 1外电阻的两类变化引起的相应变化 (1) 说明：电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时的路端电压 (2) 说明：由于电源内阻很小，所以短路时会形成很大的电流，为保护电源，绝对不能把电源两极直接相连接 2电源的 UI 图像 (1)函数表达式：UEIr. (2)电源的 UI 图线是一条倾斜的直线，如图 7 所示 图 7 (3)当外电路断路时(即 R，I0)：纵轴上的截距表示电源的电动势 E； 当外电路短路时(R0，U0)：横轴上的截距表示电源的短路电流 I短E r.(条件：横、纵坐标均从 0 开始) (4)图线的斜率：其绝对值为电源的内电阻，即 rE I短|
11、 U I |. (多选)如图 8 所示为某一电源的 UI 图线，由图可知( ) 图 8 A电源电动势为 2 V B电源内电阻为1 3 C电源短路时电流为 6 A D电路路端电压为 1 V 时，电路中电流为 5 A 答案 AD 解析 在电源的 UI 图线中，纵轴截距表示电源电动势，A 正确；横轴截距表示短路电流，C 错误；UI 图线斜率的绝对值表示电源的内电阻，则 r20.8 6 0.2 ，B 错误；当电路路端电压为 1 V 时，内电阻 分得的电压 U内EU外2 V1 V1 V，则电路中的电流 IU 内 r 1 0.2 A5 A，D 正确 针对训练 2 (多选)(2019 成都市校级检测)当分别
12、用 A、B 两电源给某电路供电时，其路端电压与电流的关 系图线如图 9 所示，则( ) 图 9 A电源电动势 EAEB B电源内阻 rArB C电源 A 的短路电流为 0.2 A D电源 B 的短路电流为 0.3 A 答案 BD 解析 由闭合电路欧姆定律得 UEIr，当 I0 时，UE，由题图可知，EA2 V，EB1.5 V，EAEB， 故 A 错误；UI 图线斜率的绝对值表示电源的内阻两图线平行，说明电源的内阻相等，即 rArB，故 B 正确；电源 A 的短路电流为 IAEA rA 2 21 0.2 A0.4 A，故 C 错误；电源 B 的短路电源为 IBEB rB 1.5 1.51 0.1
13、 A 0.3 A，故 D 正确 1(电源的电动势)(多选)一组铅蓄电池的电动势为 4.8 V，内阻不为零，以下说法中正确的是( ) A电路中每通过 1 C 电荷量，铅蓄电池能把 4.8 J 的化学能转变为电能 B体积大的铅蓄电池比体积小的铅蓄电池的电动势大 C电路中每通过 1 C 电荷量，铅蓄电池内部非静电力做功为 4.8 J D该铅蓄电池把其他形式的能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为 1.5 V)的强 答案 ACD 解析 由 WEq 可知，电路中每通过 1 C 的电荷量时，铅蓄电池将 4.8 J 的化学能转化为电能，故 A 正确； 电池的电动势与电池体积无关，故 B 错误；电路中每通过
14、 1 C 的电荷量，铅蓄电池内部非静电力做功为 W Eq4.8 J，故 C 正确；电动势反映电源将其他形式的能转化为电能的本领，故 D 正确 2(电源的 UI 图像)(多选)如图 10 所示，图线 1、2 分别为闭合电路中两个不同电源的 UI 图像，则下 列说法正确的是( ) 图 10 A电动势 E1E2，短路电流 I1I2 B电动势 E1E2，内阻 r1r2 C电动势 E1E2，内阻 r1r2 D当工作电流变化量相同时，电源 2 的路端电压变化较大 答案 AD 解析 由闭合电路欧姆定律知 EUIr.当 I0 时 UE，即 UI 图线中 U 轴截距表示电源电动势，两电 源的电动势相等当 U0
15、时 IE r，由题图知，I 轴截距表示短路电流，则短路电流 I1I2，A 正确内阻 r |U I |，即 UI 图线的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图知内阻 r1r2，B、C 错误当工作电流变化 量相同时，因为 r1r2，则电源 2 的路端电压变化较大，D 正确 3(闭合电路欧姆定律的应用)(2019 江苏卷)如图 11 所示的电路中，电阻 R2 .断开 S 后，电压表的读数 为 3 V；闭合 S 后，电压表的读数为 2 V，则电源的内阻 r 为( ) 图 11 A1 B2 C3 D4 答案 A 解析 当断开 S 时，电压表的读数等于电源的电动势，即 E3 V；当闭合 S 时，有 UIR，又由闭合电路 欧姆定律可知，I E Rr，联立解得 r1 ，A 正确，B、C、D 错误 4.(闭合电路欧姆定律的应用)如图 12 所示，电阻 R18 ，R23 ，当开关 S 接 a 点时，理想电流表示数 为 1 A；当开关 S 接 b 点时，理想电流表示数为 2 A求电源的电动势和内阻 图 12 答案 10 V 2 解析 开关 S 接 a 点时，EI1(R1r) 开关 S 接 b 点时，EI2(R2r) 代入数据解得：E10 V，r2 .