1、4.14.1电源电动势和内阻电源电动势和内阻闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 一一.电动势和内电阻电动势和内电阻 3 3）方向：为了便于计算规定）方向：为了便于计算规定 E E 的的方向由负极板经内电路指向正极板，即正方向由负极板经内电路指向正极板，即正电荷运动的方向。电荷运动的方向。+rE、2 2）意义：表征电源将其它形式能转化为电能本领的物理量）意义：表征电源将其它形式能转化为电能本领的物理量。1 1）定义：非静电力把正电荷从电源负极移到正极所做的功与被移送电量的比。）定义：非静电力把正电荷从电源负极移到正极所做的功与被移送电量的比。1.1.电动势：电动势：=WWEqqE非非 正极正极负极
2、负极电源电源+E1 1）搬运电荷需克服静电场对电荷的作用力；）搬运电荷需克服静电场对电荷的作用力；2 2）在电源内一定存在着）在电源内一定存在着“非静电力非静电力”，它像个，它像个“搬运工搬运工”；3 3）搬运同样多的电荷，非静电力在不同的电源）搬运同样多的电荷，非静电力在不同的电源中做的功一般并不相同中做的功一般并不相同电源的作用：搬运电荷所做的功电源的作用：搬运电荷所做的功将其他形式能转化为电能将其他形式能转化为电能4 4）电源电动势的几点说明：）电源电动势的几点说明：从电路中能量转化的角度来说，电动势等于电源内移动单位电荷时其他形从电路中能量转化的角度来说，电动势等于电源内移动单位电荷时
3、其他形式能转化为电能的多少。式能转化为电能的多少。(E E=W=W非静电力非静电力/q)/q)电源电动势是描述电源本身性质的物理量，由电源的材料、结构决定。与工电源电动势是描述电源本身性质的物理量，由电源的材料、结构决定。与工作状态无关；作状态无关；从测量的角度来说，电动势等于电源断开时电源两端的电压从测量的角度来说，电动势等于电源断开时电源两端的电压电动势的电动势的“方向方向”是表示电源极性的，不表示电动势是矢量是表示电源极性的，不表示电动势是矢量内电压内电压:电流通过电源内电路时，也有电压降落电流通过电源内电路时，也有电压降落 U U内内=Ir=Ir 电动势和内电阻势表征电源特征的物理量。
4、电动势和内电阻势表征电源特征的物理量。2.2.内电阻：电源内电路上的电阻内电阻：电源内电路上的电阻电源外部电流从正极板到负极板叫电源外部电流从正极板到负极板叫外电路外电路。电源内部电流从负极板到正极板叫电源内部电流从负极板到正极板叫内电路内电路。1 1、实验目的：、实验目的：用可调内阻电池验证闭合电路中内电压和外用可调内阻电池验证闭合电路中内电压和外电压之和等于电源电动势，即验证闭合电路欧姆定律。电压之和等于电源电动势，即验证闭合电路欧姆定律。二、研究闭合电路的欧姆定律的实验二、研究闭合电路的欧姆定律的实验2、实验原理：、实验原理：3 3、实验器材：、实验器材：可调内阻的电池一套、电压表可调内
5、阻的电池一套、电压表2 2只、只、电阻箱电阻箱1 1只、开关只、开关1 1只、导线若干。只、导线若干。4 4、实验步骤、实验步骤 1 1）如图所示连接好线路。）如图所示连接好线路。2 2）开关）开关S S断开时，记录电压表断开时，记录电压表V V1 1的读数，此时的读数，此时V V1 1的电压值即可视为电池的电动势的电压值即可视为电池的电动势E E。3 3）调节电池内阻一适当的值。）调节电池内阻一适当的值。4 4）调节电阻箱）调节电阻箱R R的阻值的阻值,接通电路接通电路,将将V V1 1、V V2 2表的读数记入表内表的读数记入表内5 5）改变电池的内阻，重复步骤）改变电池的内阻，重复步骤4
6、 46 6）分析、处理数据。）分析、处理数据。电阻箱读数电阻箱读数R R（）内电路电压内电路电压UU（V V）外电路电压外电路电压U U（V V）U+U U+U（V V）误差误差 （%）100 1000.370.371.721.722.092.09 0.5 0.5 150 1500.280.281.821.822.102.10 0 0 200 2000.890.891.891.892.092.09 0.5 0.5+EUU外内（对于给定电源为一定值）从能量的转化从能量的转化,认识电源认识电源：根据能量守恒定律，非静电力做的功应该根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式
7、的能的总和等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。r rE ER RK K内电路内电路外电路外电路能量守恒：能量守恒：化学反应化学反应（非静力做功）（非静力做功）产生电能产生电能消耗的电能消耗的电能电流做功电流做功（电场力做功）（电场力做功）W=EqW=EqEItEItW W外外=UIt=UItW W内内=I=I2 2rtrt2WWWrt外内 即：EIt=UIt+IEUIrUU外内 三三.闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律1.1.内容内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外：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电路的电阻之和成反比适用条件适用条件:对
8、纯电阻电路对纯电阻电路 EIRrEUIrUIR 2.2.闭合电路欧姆定律表达形式有：闭合电路欧姆定律表达形式有：EUIrEUIr rrEUIIUERR bdacababcd4 43 3、电路中的电势变化情况、电路中的电势变化情况（1 1）在外电路中，沿电流方向电势降低。）在外电路中，沿电流方向电势降低。（2 2）在内电路中，一方面，存在内阻，）在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势沿电流方向存在电势“跃升跃升”。外电路两端的电压叫路端电压外电路两端的电压叫路端电压、由、由 分析分析U U与与R R的关系的关系R R增大，
9、电流减小，路端电压增大增大，电流减小，路端电压增大R R减小，电流增大，路端电压减小减小，电流增大，路端电压减小IrEU三、路端电压跟负载的关系三、路端电压跟负载的关系、两个特例：、两个特例：（2 2）外电路短路时）外电路短路时0ERIUr0端，0RIUE 端，（1 1）外电路断路时）外电路断路时EIRr 3 3电源的伏安特性（路端电压随电流变化的图像）电源的伏安特性（路端电压随电流变化的图像）o Io IU UE EU U0 0 M M（I I0 0,U U0 0）b ab aN NI I0 0 I Im m2 2）电源的）电源的U-IU-I图象，图像纵截距表图象，图像纵截距表示电源的电动势
10、示电源的电动势E E，UEIr）函数关系：下图中下图中b b图线表示定值电阻的图线表示定值电阻的U-IU-I图像；两图像的交点坐标表示该图像；两图像的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率形的面积表示输出功率.O OU UI IE EI I短短图像斜率的绝对值表示内电阻，即：图像斜率的绝对值表示内电阻，即：短U=0U=0是的是的I I截距表示短路电流，截距表示短路电流，四、闭合电路欧姆定律应用题型类型四、闭合电路欧姆定律应用题型类型1 1、正确理解电动势的概念、正确理解电动势的概念2 2
11、、注意公式的灵活选用、注意公式的灵活选用3 3、注意与其它规律的结合应用：、注意与其它规律的结合应用：1 1）与部分电路欧姆定律的结）与部分电路欧姆定律的结合合2 2）与串并联电路的规律结合）与串并联电路的规律结合3 3）与电功率的计算结合）与电功率的计算结合5 5、端电压的变化及电路的动态分析：、端电压的变化及电路的动态分析：4 4、测量电源的电动势和内阻原理：、测量电源的电动势和内阻原理：6 6、含有电容器电路的分析及差值法求流过某一电阻的电量：、含有电容器电路的分析及差值法求流过某一电阻的电量：1 1、铅蓄电池的电动势为、铅蓄电池的电动势为2V2V，这表示（，这表示（）ABDABD例题与
12、训练例题与训练2 2、关于电动势，下列说法中正确的是、关于电动势，下列说法中正确的是 A A在电源内部，由负极到正极的方向为电动势的方向在电源内部，由负极到正极的方向为电动势的方向B B在闭合电路中，电动势的方向与内电路中电流的方向相同在闭合电路中，电动势的方向与内电路中电流的方向相同C C电动势的方向是电源内部电势升高的方向电动势的方向是电源内部电势升高的方向D D电动势是矢量电动势是矢量ABCABCA.A.电路中每通过电路中每通过1C1C的电量，电源把的电量，电源把2J2J的化学能转变为电能的化学能转变为电能B.B.蓄电池两极间的电压为蓄电池两极间的电压为2V2VC.C.蓄电池在蓄电池在1
13、s1s内将内将2J2J的化学能转变成电能的化学能转变成电能D.D.蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V1.5V）强）强3 3、在如图所示的电路中，电源的电动势为、在如图所示的电路中，电源的电动势为1.5V,1.5V,内内0.120.12，外电路的电阻为外电路的电阻为1.381.38，求电路中的电流和路端电压。，求电路中的电流和路端电压。由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律 ArREI112.038.15.1路端电压为路端电压为U=IR=1.38VU=IR=1.38V解解:R RE,rE,r4、电源的电动势为、电源的电动
14、势为2V2V，外电阻为，外电阻为99时，路端电压为时，路端电压为1.8V1.8V，求电源的内电阻？求电源的内电阻？ARUI2.098.1解解:电路中电流为电路中电流为内阻为内阻为 12.08.12IUEIUr内内R RE,rE,r 5 5、把两节、把两节“电动势是电动势是1.5V,1.5V,内阻是内阻是1”1”的干电池串联的干电池串联,给标有给标有“2.4V,0.3A”“2.4V,0.3A”的灯泡供电时的灯泡供电时,通过灯泡的电流是通过灯泡的电流是A,A,灯泡灯泡两端的电压两端的电压 是是V,V,灯泡消耗的功率是灯泡消耗的功率是W WArREI3.01285.1222解解:灯泡的电阻灯泡的电阻
15、 R=U/I=2.4/0.3=8 R=U/I=2.4/0.3=8通过灯泡的电流通过灯泡的电流VIRU4.283.0WUIP72.03.04.2灯泡两端电压灯泡两端电压灯泡消耗的电功率灯泡消耗的电功率0.30.30.720.722.42.4 6.6.一太阳能电池板一太阳能电池板,测得它的开路电压为测得它的开路电压为800mV,800mV,短路电流短路电流为为40mA,40mA,若将该电池板与一阻值为若将该电池板与一阻值为2020的电阻器连成一闭合的电阻器连成一闭合电路电路,则它的路端电压是则它的路端电压是 ()()A A、0.10V B0.10V B、0.20V 0.20V C C、0.30V
16、D0.30V D、0.40V0.40VmArE40解:E=800mV=0.8V,VRrREIRU40.02020208.0由得r=20,所以:D D 解：根据全电路欧姆定律，可列出方程组解：根据全电路欧姆定律，可列出方程组7 7、如图所示，、如图所示，R R1 1=8.0 W=8.0 W，R R2 2=5.0 W=5.0 W，当单刀双掷开关，当单刀双掷开关 S S 扳到位置扳到位置 1 1 时，则得的电流时，则得的电流 I I1 1=0.20 A=0.20 A；当；当S S 扳到位置扳到位置 2 2 时，测得电流时，测得电流 I I 2 2=0.30 A=0.30 A。求电源电动势。求电源电动
17、势E E 和内电阻和内电阻R Ri i。RiSEAR1R212rIRIE111rIRIE222可得电源的内电阻为可得电源的内电阻为电源的电动势为电源的电动势为rIRIE111V80.1V)0.120.00.820.0(122211IIRIRIr 0.120.030.00.530.00.820.0 解：解：根据全电路欧姆定律，列根据全电路欧姆定律，列方程得方程得 RRiSEAVrrIUE20.098.111rrIUE40.096.1228.8.如图所示，当滑动变阻器的滑片在某一位置时，电流如图所示，当滑动变阻器的滑片在某一位置时，电流表和电压表的读数分别是表和电压表的读数分别是 I I1 1=0
18、.20 A=0.20 A，U U1 1=1.98 V=1.98 V；改；改变滑片的位置后，两表的读数分别为变滑片的位置后，两表的读数分别为 I I 2 2=0.40 A=0.40 A，U U 2 2=1.96 V=1.96 V。求电源的电动势和内电阻。求电源的电动势和内电阻。解之得解之得1.0,V0.2rE7 7、如图所示是某电源的伏安特性曲线、如图所示是某电源的伏安特性曲线,则下列结论正确的是则下列结论正确的是 ()()A.A.电源的电动势为电源的电动势为6.0V6.0VB.B.电源的内阻为电源的内阻为1212C.C.电流为电流为0.2A0.2A时的外电阻是时的外电阻是28.428.4D.D
19、.电源的短路电流为电源的短路电流为0.5A0.5A6.000.20.4U/VI/AABDABD)(182.0122.06)(125.06IURIEr外外 8 8如图如图6 6所示，直线所示，直线A A为电源的路端电压为电源的路端电压U U与电流与电流I I的关系图线，的关系图线，直线直线B B是电阻是电阻R R的两端电压的两端电压U U与电流与电流I I的关系图线，用该电源与电阻的关系图线，用该电源与电阻R R组成闭合电路，电源的输出功率和电阻组成闭合电路，电源的输出功率和电阻R R分别是分别是 （）A A4W4W；1 B1 B4W4W；2 C2 C2W2W；1 D1 D2W2W；22解：由解
20、：由B B的图线可以求出的图线可以求出B B的电阻为的电阻为R=1R=1由由A A与纵轴交点，可以看出电源电动势为与纵轴交点，可以看出电源电动势为E=3VE=3V与横轴交点，表示短路电流与横轴交点，表示短路电流I=E/r=6,I=E/r=6,即即r=0.5r=0.5 ArREI25.013电源的输出功率为电源的输出功率为P=UI=2P=UI=22=4W2=4WA A 9 9、如图所示的电路中、如图所示的电路中,电源的电动势电源的电动势E E和内电阻和内电阻r r恒定不变恒定不变,电电灯灯L L恰能正常发光恰能正常发光.如果变阻器的滑片向如果变阻器的滑片向b b端滑动端滑动,则则()()A.A.
21、电灯电灯L L更亮更亮,安培表的示数减小安培表的示数减小 B.B.电灯电灯L L更亮更亮,安培表的示数增大安培表的示数增大 C.C.电灯电灯L L变暗变暗,安培表的示数减小安培表的示数减小 D.D.电灯电灯L L变暗变暗,安培表的示数增大安培表的示数增大A AAabR1R21010、如图所示的电路中、如图所示的电路中,电池的电动势为电池的电动势为E,E,内阻为内阻为r,Rr,R1 1和和R R2 2是两是两个定值电阻个定值电阻,当可变电阻当可变电阻R R的滑片向的滑片向a a点移动时点移动时,通过通过R R1 1的电流和的电流和I I1 1和通过和通过R R2 2的电流的电流I I2 2将发出
22、的变化是将发出的变化是()()A.IA.I1 1变大变大,I,I2 2变小变小 B.I B.I1 1变大变大,I,I2 2变大变大C.IC.I1 1变小变小,I,I2 2变大变大 D.I D.I1 1变小变小,I,I2 2变小变小R1I I1 1I I2 2R2RabC C11.11.如图所示，当滑线变阻器的滑动触点向如图所示，当滑线变阻器的滑动触点向b b移动时：移动时：()()A A、伏特表、伏特表V V的读数增大，安培表的读数增大，安培表A A的读数减少的读数减少B B、伏特表、伏特表V V的读数增大，安培表的读数增大，安培表A A的读数增大的读数增大C C、伏特表、伏特表V V的读数减
23、少，安培表的读数减少，安培表A A的读数减少的读数减少D D、伏特表、伏特表V V的读数减少，安培表的读数减少，安培表A A的读数增大的读数增大A12、4 盏盏“220 V，100 W”的灯泡，并联后接在电动势为的灯泡，并联后接在电动势为220 V、内阻为内阻为 2 的电源上。的电源上。（1）只打开只打开 1 盏灯时，此灯两端的电压是多少？盏灯时，此灯两端的电压是多少？（2）同时打开同时打开4 盏灯时，此灯两端的电压又是多少？盏灯时，此灯两端的电压又是多少？121PUR 解解:（1）根据灯泡上的额定电压和额定功率，计算出灯泡的电阻为根据灯泡上的额定电压和额定功率，计算出灯泡的电阻为 4841002202A45.0A2484220 rREI1只打开只打开1盏灯时，外电阻盏灯时，外电阻R1=484 ，电路中的电流为电路中的电流为 电灯两端的电压为电灯两端的电压为111RIU V1.219V48445.0 （2）同时打开同时打开4盏灯时，外电阻为盏灯时，外电阻为 12142RR 电灯两端电压为电灯两端电压为V4.216V1212121220 22222RrRERIU 讨论：由此例可以看出，并联的电灯开得越多，外电阻就越小，讨论：由此例可以看出，并联的电灯开得越多，外电阻就越小，端电压就越小。端电压就越小。
