1、1 第第2节闭合电路的欧姆定律节闭合电路的欧姆定律 2 一、电动势一、电动势 复习回顾复习回顾：(1)如图甲所示，水池如图甲所示，水池A、B的水面有一定的高度差，若在的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管之间用一细管 连起来，则水在重力的作用下定向运动，连起来，则水在重力的作用下定向运动，A、B之间的高度差很快消失。在这个过程中，之间的高度差很快消失。在这个过程中， 水管中只有一个短暂水流。怎样才能保持水管中只有一个短暂水流。怎样才能保持A、B之间稳定的高度差，在之间稳定的高度差，在A、B之间形成持之间形成持 续的水流呢？续的水流呢？ (2)如图乙所示，电源在电路中的作用相当于抽水机的作
2、用，它能不断地将流到负极的正如图乙所示，电源在电路中的作用相当于抽水机的作用，它能不断地将流到负极的正 电荷搬运到正极，从而保持正、负极间有稳定的电势差，维持电路中有持续的电流。电电荷搬运到正极，从而保持正、负极间有稳定的电势差，维持电路中有持续的电流。电 源是通过什么力做功实现这个功能的？源是通过什么力做功实现这个功能的？ 甲甲 乙乙 3 1.电源电源 (1)定义：通过非静电力做功把定义：通过非静电力做功把_转化为转化为_的装置。的装置。 (2)能量转化：在电源内部，非静电力做正功，其他形式的能转化为能量转化：在电源内部，非静电力做正功，其他形式的能转化为_，在电源外，在电源外 部，部，_做
3、正功，做正功，_转化为其他形式的能。转化为其他形式的能。 其他形式的能其他形式的能电势能电势能 电势能电势能 静电力静电力电势能电势能 4 2.电动势电动势 非静电力做功非静电力做功 正电荷正电荷 伏特伏特 非静电力非静电力 外电路外电路 5 (5)常用电池的电动势常用电池的电动势 1.5 干电池干电池铅蓄电池铅蓄电池锂电池锂电池锌汞电池锌汞电池 _ V_ V3 V或或3.6 V1.2 V 3.内阻内阻：电源内部：电源内部_的电阻。的电阻。 4.容量容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：Ah或或mAh。 2 导体导体 6 3、闭合电路闭合电路 (1)
4、闭合电路是指由电源和闭合电路是指由电源和_及导线组成的完整的电路。及导线组成的完整的电路。 (2)内电路：如图所示，内电路：如图所示，_的电路叫内电路，的电路叫内电路，_的电阻叫内电阻，的电阻叫内电阻，内内 电路两端电压叫内电压。电路两端电压叫内电压。 (3)外电路：外电路：_的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻。的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻。外电路两端外电路两端 电压（也就是电源两极间的电压）叫外电压，也叫路端电压。电压（也就是电源两极间的电压）叫外电压，也叫路端电压。 用电器用电器 电源内部电源内部电源电源 电源外部电源外部 7 8 二、二、闭合电路中的能量转化闭合电路中的能量
5、转化 如图所示，电路中电流为如图所示，电路中电流为I，在时间，在时间t内，内，_等于内、外电路中电能转化为等于内、外电路中电能转化为 其他形式能的总和，即其他形式能的总和，即EIt_。 非静电力做的功非静电力做的功 I2RtI2rt 9 1.闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 纯电阻纯电阻 正比正比反比反比 外电路外电路 10 观察探究观察探究:如图为闭合电路的组成。如图为闭合电路的组成。 (1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？ (2)若电源电动势为若电源电动势为E，电路中的电流为，电路中的电流为I，在，在t时间内非静电力做功多少？
6、内、外电路中产时间内非静电力做功多少？内、外电路中产 生的焦耳热分别为多少？它们之间有怎样的关系？生的焦耳热分别为多少？它们之间有怎样的关系？ (3)闭合电路的电流闭合电路的电流I与电动势与电动势E、外电阻、外电阻R和内电阻和内电阻r的关系怎样？的关系怎样？ 11 答案答案(1)在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路中沿电流方向电势升高。在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路中沿电流方向电势升高。 (2)EItI2rtI2RtEItI2RtI2rt 12 总结总结归纳归纳：1.内、外电路中的电势变化：内、外电路中的电势变化：如图所示，外电路中电流由电源正极流如图所示，外电路中电流由电源正极流
7、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。电势升高。 电源内部非静电力 做正功，其他形式 的能转化为电势能 外电路静电力做正 功，电势能转化为 其他形式的能 + + + + + + + + + _ _ _ _ 电源 正极负极 13 2.闭合电路欧姆定律的表达形式闭合电路欧姆定律的表达形式 表达式表达式物理意义物理意义适用条件适用条件 电流与电源电动势成正比，电流与电源电动势成正比， 与电路总电阻成反比与电路总电阻成反比 纯电阻电路纯电阻电路 EI(Rr) EU外 外 Ir EU外 外
8、U内 内 电源电动势在数值上等于电电源电动势在数值上等于电 路中内、外电压之和路中内、外电压之和 式适用于纯电阻电路；式适用于纯电阻电路； 、式普遍适用式普遍适用 EItI2RtI2rt WW外 外 W内 内 电源提供的总能量等于内、电源提供的总能量等于内、 外电路中电能转化为其他形外电路中电能转化为其他形 式的能的总和式的能的总和 式适用于纯电阻电路；式适用于纯电阻电路； 式普遍适用式普遍适用 14 思考判断思考判断 (1)电源的电动势等于外电路电阻两端的电压。电源的电动势等于外电路电阻两端的电压。() (2)对整个闭合电路来说，内、外电阻串联，它们分担的电压之和等于电源电动对整个闭合电路来
9、说，内、外电阻串联，它们分担的电压之和等于电源电动 势的大小。势的大小。() (3)在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电路上电压之和，所以电动势实质在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电路上电压之和，所以电动势实质 上就是电压。上就是电压。() 15 1.路端电压与电流的关系路端电压与电流的关系 (1)公式：公式：U_。 (2)说明：当电路断路时，说明：当电路断路时，I=0，U=E;当电路短路时，当电路短路时，I=E/r,U=0. (2)UI图像：如图所示，该直线与纵轴交点的纵坐标表示图像：如图所示，该直线与纵轴交点的纵坐标表示_，斜率的绝对值表示，斜率的绝对值表示 电源的电源的_。 EIr
10、 电动势电动势 内阻内阻 三、路端电压与负载的关系三、路端电压与负载的关系 16 2.路端电压随外电阻的变化规律路端电压随外电阻的变化规律 I减小减小 增大增大0E 路端电压路端电压电动势电动势 增大增大 减小减小0 17 思考判断思考判断 (1)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。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。() (2)外电路的电阻越大，路端电压就越大。外电路的电阻越大，路端电压就越大。() (3)路端电压增大时，电源的输出功率一定变大。路端电压增大时，电源的输出功率一定变大。() (4)电源断路时，电流为零，所以路端电压也为零。电源断路时，电流为
11、零，所以路端电压也为零。() (5)当电源两端短路时，路端电压等于电源电动势。当电源两端短路时，路端电压等于电源电动势。() 18 例例1 (多选多选)下列说法中正确的是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间的电压电源的电动势实质上就是电源两极间的电压 B.电源的电动势在数值上等于断路时两极间的电压电源的电动势在数值上等于断路时两极间的电压 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，电源两极间的电压一定越大电动势越大，电源两极间的电压一定越大 19 解析解析电动势是描述电源把其他形式的能转化为
12、电能本领大小的物理量。而电电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。而电 压是电场中两点间的电势差，电动势与电压有着本质的区别，所以选项压是电场中两点间的电势差，电动势与电压有着本质的区别，所以选项A错误，错误， C正确；当电源开路时，两极间的电压在数值上等于电源的电动势，但在闭合电正确；当电源开路时，两极间的电压在数值上等于电源的电动势，但在闭合电 路中，电源两极间的电压路中，电源两极间的电压(路端电压路端电压)随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而 减小，当电源短路时，减小，当电源短路时，R外 外 0，这时路端电压为零，所以选项，这时路
13、端电压为零，所以选项B正确，正确，D错误。错误。 答案答案BC 20 例例2 将电动势为将电动势为3 V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4 V，当电路中有，当电路中有6 C 的电荷流过时，求：的电荷流过时，求： (1)有多少其他形式的能转化为电能；有多少其他形式的能转化为电能； (2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能；外电路中有多少电能转化为其他形式的能； (3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能。内电路中有多少电能转化为其他形式的能。 21 解析解析(1)WEq36 J18 J，电源中共有，电源中共有18 J其他形式的能转化为电能。其
14、他形式的能转化为电能。 (2)W1U1q2.46 J14.4 J，外电路中共有，外电路中共有14.4 J的电能转化为其他形式的能。的电能转化为其他形式的能。 (3)W2WW13.6 J，内电路中有，内电路中有3.6 J电能转化为其他形式的能。电能转化为其他形式的能。 答案答案(1)18 J(2)14.4 J(3)3.6 J 22 针对训练针对训练1 (多选多选)铅蓄电池的电动势为铅蓄电池的电动势为2 V，这表示，这表示() A.电路中每通过电路中每通过1 C的电荷，电源把的电荷，电源把2 J的化学能转化为电势能的化学能转化为电势能 B.没有接入电路时蓄电池两极间的电压为没有接入电路时蓄电池两极
15、间的电压为2 V C.蓄电池在蓄电池在1 s内将内将2 J的化学能转化成电势能的化学能转化成电势能 D.蓄电池将化学能转化为电势能的本领比一节干电池蓄电池将化学能转化为电势能的本领比一节干电池(电动势为电动势为1.5 V)的大的大 23 答案答案ABD 24 针对训练针对训练2 一台发电机用一台发电机用0.5 A的电流向外输电，在的电流向外输电，在1 min内将内将180 J的机械能转化为电能的机械能转化为电能 ，则发电机的电动势为，则发电机的电动势为() A.6 V B.360 V C.120 V D.12 V 25 答案答案A 26 例例3 在如图所示的电路中，在如图所示的电路中，R120
16、.0 ，R210.0 ，当开关，当开关S扳到位置扳到位置1时，电流表的时，电流表的 示数为示数为I10.20 A；当开关；当开关S扳到位置扳到位置2时，电流表的示数为时，电流表的示数为I20.30 A，求电源的电动，求电源的电动 势和内电阻。势和内电阻。 27 解析解析设电源的电动势为设电源的电动势为E，内阻为，内阻为r，当开关分别扳到，当开关分别扳到1、2两个位置时，根据两个位置时，根据 闭合电路欧姆定律列出方程闭合电路欧姆定律列出方程 EI1R1I1r EI2R2I2r 代入数据解之得代入数据解之得E6 V，r10 。 答案答案6 V10 28 针对训练针对训练3 如图所示的电路中，当如图
17、所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表闭合时，电压表和电流表(理想电表理想电表)的读数分别为的读数分别为 1.6 V和和0.4 A，当，当S断开时，它们的示数变为断开时，它们的示数变为1.7 V和和0.3 A，则电源的电动势和内阻各为，则电源的电动势和内阻各为 多少？多少？ 29 解析解析当当S闭合时，闭合时，R1和和R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得U1EI1r 代入数据得代入数据得E1.60.4r 当当S断开时，只有断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得接入电路，由闭合电路欧姆定律得 U2EI2r 代入数据得代入数据得E1.70.3r 联立联
18、立得得E2 V，r1 。 答案答案2 V1 30 四、电源的各种功率与效率四、电源的各种功率与效率 1、电源的总功率： 2、电源的内耗功率（热功率）： 3、电源的输出功率： 特别：当外电路为纯电阻电路时： 4、电源的效率： 31 例例4 电源电动势为电源电动势为E，内阻为，内阻为r，向可变电阻，向可变电阻R供电，关于路端电压，下列说法正确的是供电，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因为电源电动势不变，所以路端电压也不变 B.因为因为UIR，所以当，所以当I增大时，路端电压也增大增大时，路端电压也增大 C.因为因为UEIr，所以当，所以当I增大时，路端电压
19、减小增大时，路端电压减小 D.若外电路断开，则路端电压为零若外电路断开，则路端电压为零 32 解析解析路端电压路端电压UIREIr，因为，因为I增大时，增大时，R减小，所以不能用减小，所以不能用UIR判断判断 路端电压的变化情况，根据路端电压的变化情况，根据UEIr可知，当可知，当I增大时，路端电压减小，所以选增大时，路端电压减小，所以选 项项A、B错误，错误，C正确；当外电路断开时，路端电压为正确；当外电路断开时，路端电压为E，选项，选项D错误。错误。 答案答案C 33 例例5 电路图如图甲所示，若电阻电路图如图甲所示，若电阻R阻值未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电阻值未知，电源电动
20、势和内阻也未知，电源的路端电 压压U随电流随电流I的变化图线及外电阻的的变化图线及外电阻的UI图线如图乙所示。求：图线如图乙所示。求： (1)电源的电动势和内阻；电源的电动势和内阻； (2)电源的路端电压；电源的路端电压； (3)电源的输出功率。电源的输出功率。 34 (2)由图可知路端电压是由图可知路端电压是3 V。 (3)电源的输出功率电源的输出功率PUI31 W3 W。 答案答案(1)4 V1 (2)3 V(3)3 W 35 电阻的电阻的UI图像与电源的图像与电源的UI图像的区别图像的区别 电阻电阻电源电源 UI图像图像 、 对某一固定电阻而言，两端对某一固定电阻而言，两端 电压与通过的
21、电流成正比电压与通过的电流成正比 对电源进行研究，路端电压随干对电源进行研究，路端电压随干 路电流的变化规律路电流的变化规律 36 37 针对训练针对训练4 两个电源的两个电源的UI图像如图所示，从图像中可以看出图像如图所示，从图像中可以看出() A.电池电池a的电动势较大，内电阻较大的电动势较大，内电阻较大 B.电池电池a的电动势较小，内电阻较小的电动势较小，内电阻较小 C.电池电池b的电动势较小，内电阻较大的电动势较小，内电阻较大 D.电池电池b的电动势较大，内电阻较小的电动势较大，内电阻较小 38 解析解析根据闭合电路欧姆定律知根据闭合电路欧姆定律知UEIr，故，故UI图像中图像与纵轴的
22、交点等于电源图像中图像与纵轴的交点等于电源 的电动势，由题图可知，的电动势，由题图可知，a的电动势较大，图像斜率的绝对值表示电源的内阻，的电动势较大，图像斜率的绝对值表示电源的内阻，a的斜的斜 率的绝对值较大，故率的绝对值较大，故a的内阻较大，故的内阻较大，故A正确，正确，B、C、D错误。错误。 答案答案A 39 针对训练针对训练5 如图所示的图线如图所示的图线表示某电池组的输出电压与电流的关系表示某电池组的输出电压与电流的关系(UI图线图线)， 图线图线表示其输出功率与电流的关系表示其输出功率与电流的关系(PI图线图线)。则下列说法正确的是。则下列说法正确的是() 40 答案答案A 41 五
23、、闭合电路的动态分析问题五、闭合电路的动态分析问题 42 43 44 45 46 47 48 49 六、含容电路问题六、含容电路问题: : 关键：在电路稳定时关键：在电路稳定时, ,电容器所在支路无电流通过电容器所在支路无电流通过, ,所以与电容器串所以与电容器串 联的电阻无效联的电阻无效, ,可以看成一根导线可以看成一根导线, ,电容器两极板间的电压就等于该电容器两极板间的电压就等于该 支路两端的电压。支路两端的电压。 【例【例7 7】(2016(2016全国卷全国卷)阻值相等的四个电阻、电容器阻值相等的四个电阻、电容器C C及电池及电池E(E(内阻可忽略内阻可忽略) )连接成如图连接成如图
24、 所示电路。开关所示电路。开关S S断开且电流稳定时断开且电流稳定时,C,C所带的电荷量为所带的电荷量为Q Q1 1; ;闭合开关闭合开关S,S,电流再次稳后电流再次稳后,C,C所带所带 的电荷量为的电荷量为Q Q2 2。Q Q1 1与与Q Q2 2的比值为的比值为( () ) 2132 A. B. C. D. 5253 50 【解析【解析】选选C C。由于电池的内阻可以忽略。由于电池的内阻可以忽略, ,所以路端电压所以路端电压U U不变。当开关不变。当开关S S断开且电流稳断开且电流稳 定时定时, ,可等效为图甲所示电路可等效为图甲所示电路, ,所以所以C C两端的电压与其并联的电阻两端的电压相等两端的电压与其并联的电阻两端的电压相等, ,根据根据 串并联电路中电压的分配关系可知串并联电路中电压的分配关系可知, ,电容器两端的电压为电容器两端的电压为 ; ;闭合开关闭合开关S,S,电流再次稳定电流再次稳定 后后, ,可等效为图乙所示电路可等效为图乙所示电路, ,同理可知同理可知,C,C两端的电压为两端的电压为 , ,根据根据Q=UC,Q=UC,所以所以Q Q1 1与与Q Q2 2的比值的比值 为为 , ,故选项故选项C C正确。正确。 U 5 11 22 QU3 QU5 U 5 51 52 53 54
