1、第第 1 节节 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 核 心 素 养 物理观念 科学思维 能理解闭合电路欧姆定律的内 涵；能分析家庭电路中的一些实 际问题，能解决电路中的简单问 题。具有与闭合电路欧姆定律相 关的能量观念。 能体会物理研究建构模型的重要性；能 分析闭合电路中常见的电路问题；能采 用不同的方法解决与闭合电路欧姆定律 相关的物理问题。 知识点一 电动势 1.内、外电路 电源内部的电路叫做内电路；电源外部的电路叫做外电路。外电路的电阻称为外 电阻；内电路的电阻称为内电阻。 2.定义：电动势在数值上等于没有接入外电路时两极间的电压，常用 E 来表示。 3.单位：跟电压的单位相同，也是伏特(
2、V)。 4.物理意义：电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。它是 电源的特征量。不同的电源，产生电能的机制是不同的。 知识点二 闭合电路欧姆定律 1.特点 在外电路中，电流由高电势流向低电势，在外电阻上沿电流方向电势降低；电源 内部由负极到正极电势升高。 2.闭合电路的欧姆定律 (1)内容：流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成正比，跟电路中内、外电 阻之和成反比。 (2)公式：EU外U内或 I E rR 知识点三 路端电压与外电阻的关系 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，路端电压
3、 UEIr 增大。 (2)当外电阻 R 减小时，由 I E Rr可知电流 I 增大，路端电压 UEIr 减小。 (3)两种特殊情况：当外电路断开时，电流 I 变为 0,_UE。即断路时的路端电压 等于电源电动势。当电源短路时，外电阻 R0，此时 IE r。 思考判断 (1)如图甲所示，电压表测量的是外电压，电压表的示数小于电动势。() (2)如图乙所示，电压表测量的是内电压，电压表的示数小于电动势。() (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)外电路的电阻越小，路端电压就越大。() (5)电源断路时，电流为零，所以路端电压也为零。(), 电源的电动势与外电路无关
4、，同一电源接入不同的电路，电动势不会发生变化。 EU外U内是最常用的表达式，适用于各种电路，包括含电动机、电风扇等非 纯电阻元件的电路。 当电源两端短路时，外电阻 R0，此时 IE r，U 外0，由于电源内阻很小，所 以短路时会形成很大的电流，这就要求我们绝对不能把电源两极不经负载而直接 相连。 核心要点 对电动势的理解 要点归纳 1.对电动势的理解 (1)电动势的物理意义：它反映了电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，是 电源的属性，与电源的体积、外电路无关。 (2)电动势的粗略测量： E 的数值等于没有接入外电路时电源正、 负两极间的电压， 可以用阻值较大的电压表直接接在正、负极两端粗略
5、测量，其示数近似为电源电 动势 E。 2.电动势与电压的区别 电动势 电压 物理意义 不同 表示非静电力做功将其他形式的能转 化为电能的本领 表示电场力做功将电能转化 为其他形式的能的本领 数值大小 不同 数值上等于将单位电荷量的正电荷从 电源负极移到正极非静电力所做的功 数值上等于将单位电荷量的 正电荷从导体一端移到另一 端电场力所做的功 决定因素 不同 由电源本身决定 由电源、 导体的电阻及导体的 连接方式决定 联系 电路闭合：EU内U外；电路断开：EU外 提示： 在电池中， 非静电力是化学作用， 它将化学能转化为电势能； 在发电机中， 非静电力是电磁作用，它将机械能转化为电势能。 试题案
6、例 例 1 (多选)关于电源的电动势，下面说法正确的是( ) A.电源的电动势就是电源两极间的电压 B.电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大 C.电动势的数值等于内、外电路电压之和 D.电动势只由电源性质决定，与外电路无关 解析 电动势等于电源没有接入外电路时两极间的电压，当电源接入外电路时， 电源有内电压，电源两极间的电压小于电动势，故 A 错误；电动势反映电源把其 他形式的能转化为电能的本领大小，电动势越大，将其他形式的能转化为电能的 本领越大，故 B 正确；根据闭合电路欧姆定律知，电动势的数值等于内、外电路 电压之和，故 C 正确；电动势由电源性质决定，与外电路无关，故
7、D 正确。 答案 BCD 针对训练 1 下列关于电源电动势的说法中正确的是( ) A.在某电池的电路中，每通过 4 C 的电荷量，电池提供的电能是 2 J，则该电池的 电动势是 2 V B.电源两极间的电压在数值上等于电源的电动势 C.电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别 D.电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多 解析 由电动势的定义式得电池电动势为 0.5 V，所以 A 项错误；电源电动势等 于电源断路时电源两端的电压，所以 B 错误；电源电动势是描述非静电力做功本 领的物理量，而电压是电路中两点的电势差，所以 C 项正确；电源提供能量的多 少，不仅与电动势有关还与通过的
8、电荷量有关，所以 D 项错误。 答案 C 核心要点 闭合电路欧姆定律 要点归纳 闭合电路欧姆定律的表达形式 表达式 物理意义 适用条件 I E Rr 电流与电源电动势成正 比，与电路总电阻成反比 纯电阻电路 EI(Rr) EU外Ir EU外U内 电源电动势在数值上等于 电路中内、外电压之和 式适用于纯电阻电路； 式普遍适用 EItI2RtI2rt WW外W内 电源提供的总能量等于 内、外电路中电能转化为 其他形式的能的总和 式适用于纯电阻电路， 式普遍适用 试题案例 例 2 在如图所示的电路中， R120.0 ，R210.0 ，当开关 S 扳到位置 1 时，理想电流表的示数为 I10.20 A
9、；当开关 S 扳到位置 2 时，理想电流表的示数为 I20.30 A，求电源的电动势和 内电阻。 解析 设电源的电动势为 E，内阻为 r，当开关分别置于 1、2 两个位置时，根据 闭合电路欧姆定律列出方程 EI1R1I1r EI2R2I2r 代入数据解之得 E6 V，r10 。 答案 6 V 10 闭合电路问题的求解方法 (1)分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一 部分的电压，电流表测量哪个用电器的电流。 (2)求干路中的电流：若各电阻阻值和电动势都已知，可用闭合电路欧姆定律直接 求出，也可以利用各支路的电流之和来求。 (3)应用闭合电路欧姆定律解决问题时，应根
10、据部分电路欧姆定律和电路的串、并 联特点求出部分电路的电压和电流。 针对训练 2 在如图所示的电路中，R19 ，R25 ，当 a、b 两点间接理想的 电流表时，其读数为 0.5 A；当 a、b 两点间接理想的电压表时，其读数为 1.8 V。 求电源的电动势和内电阻。 解析 当 a、b 两点间接理想的电流表时，R1被短路，回路中的电流 I10.5 A， 由闭合电路欧姆定律得 EI1(R2r) 代入数据得 E0.5(5r) 当 a、b 两点间接理想的电压表时，回路中的电流 I2 U R1 1.8 9 A0.2 A 由闭合电路欧姆定律得 EI2(R2R1r) 代入数据得 E0.2(14r) 联立得
11、E3 V，r1 答案 3 V 1 核心要点 路端电压与外电阻的关系 要点归纳 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 能把电源两极直接连接。 2.电源的 UI 图像 (1)图像的函数表达式：UEIr。 (2)图像表示：电源的外电路的特性曲线(路端电压 U 随电流 I 变化的图像)，如图 所示。 (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(EU端)； 当外电路短路时(R0，U0)：横轴的截距表示电源的短路电流 I短E r。(条件
12、： 坐标原点均从 0 开始) (4)图线的斜率：其绝对值为电源的内电阻， 即 r E I短 U I 。 (5)某点纵坐标和横坐标值的乘积：为电源的输出功率，在图中的那块矩形的“面 积”表示电源的输出功率。 试题案例 例 3 对于电动势和内阻确定的电源的路端电压，下列说法正确的是(I、U、R 分 别表示干路电流、路端电压和外电阻)( ) A.U 随 R 的增大而减小 B.当 R0 时，U0 C.当电路断开时，I0，U0 D.当 R 增大时，U 也会增大 答案 BD 例 4 电路图如图甲所示，若电阻 R 阻值未知，电源电动势和内阻也未知，电源 的路端电压 U 随电流 I 的变化图线及外电阻的 UI
13、 图线如图乙所示。求： (1)电源的电动势和内阻； (2)电源的路端电压； (3)电源的输出功率。 解析 (1)由图线的意义可知，不过原点的斜线是电源的 UI 图线，当电流为 0 时，由 UEIr 可知 EU4 V；同样由 UEIr 可知它的斜率的绝对值表示 电源的内电阻，所以 r U I 4 41 。 (2)由图可知路端电压是 3 V。 (3)电源的输出功率 PUI31 W3 W。 答案 (1)4 V 1 (2)3 V (3)3 W 方法凝炼 电阻的 UI 图像与电源的 UI 图像的区别 电阻 电源 UI 图像 研究对象 对某一固定电阻而言，两端电压与 通过的电流成正比关系 对电源进行研究，
14、路端电压随 干路电流的变化关系 图像的物 理意义 表示导体的性质 RU I ，R 不随 U 与 I 的变化而变化 表示电源的性质，图线与纵轴 的交点表示电源电动势，图线 斜率的绝对值表示电源的内阻 联系 电源的电动势和内阻是不变的，正是由于外电阻 R 的变化才会引起 外电压 U外和总电流 I 的变化 针对训练 3 (多选)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像， 下列结论正 确的是( ) A.电源的电动势为 6.0 V B.电源的内阻为 12 C.电源的短路电流为 0.5 A D.电流为 0.3 A 时的外电阻是 18 解析 UI 图像在纵轴上的截距等于电源的电动势，即 E6.0 V，因为
15、该电源的 UI 图像的纵轴坐标不是从零开始的，所以横轴上的截距 0.5 A 并不是电源的短 路电流，电源的内阻应按斜率的绝对值计算，即 r|U I |6.05.0 0.50 2 。由 闭合电路欧姆定律可得电流 I0.3 A 时，外电阻 RE Ir18 。故选项 A、D 正确。 答案 AD 1.(对电动势的理解)下列说法中正确的是( ) A.电源的电动势实质上就是电源两极之间的电压 B.电源的电动势在数值上等于电源两极之间的电压 C.电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别 D.电动势越大，电源两极之间的电压一定越高 解析 由电动势的物理意义和闭合电路欧姆定律知，C 项正确。 答案 C
16、 2.(闭合电路欧姆定律的理解及应用)有两个相同的电阻，阻值为 R，串联起来接在 电动势为 E 的电源上，通过每个电阻的电流为 I；若将这两个电阻并联，仍接在 该电源上，此时通过一个电阻的电流为2I 3 ，则该电源的内阻是( ) A.R B.R 2 C.4R D.R 8 解析 由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时，有 I E 2Rr 两电阻并联时，有2 3I 1 2 E R 2r 解得 r4R。 答案 C 3.(路端电压与外电阻的关系)电源电动势为 E，内阻为 r，向可变电阻 R 供电，关 于路端电压，下列说法正确的是( ) A.因为电源电动势不变，所以路端电压也不变 B.因为 UIR，所以当
17、I 增大时，路端电压也增大 C.因为 UEIr，所以当 I 增大时，路端电压减小 D.若外电路断开，则路端电压为零 解析 路端电压 UIREIr，因为 R 增大时，I 减小，所以不能用 UIR 判断 路端电压的变化情况，根据 UEIr 可知，当 I 增大时，路端电压减小，所以选 项 A、B 错误，C 正确；当外电路断开时，路端电压为 E，选项 D 错误。 答案 C 4.(电源的 UI 图像)(多选)如图所示为某一电源的 UI 图像，由图可知( ) A.电源电动势为 2 V B.电源内阻为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 解析 由 UI 图像可知， 电源电动势 E2 V， r|U I |1.2 6 0.2 ， I短E r 2 0.2 A10 A，当 U1 V 时，I EU r 21 0.2 A5 A。选项 A、D 正确，B、C 错误。 答案 AD
