1、 课时2.4电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律课时2.4电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律1.1.知道电源的电动势和内阻知道电源的电动势和内阻,知道路端电压。知道路端电压。2.2.理解闭合电路的欧姆定律理解闭合电路的欧姆定律,能根据闭合电路的欧姆定律进行简能根据闭合电路的欧姆定律进行简单的计算。单的计算。3.3.运用闭合电路的路端电压与电流的关系分析、解决问题。运用闭合电路的路端电压与电流的关系分析、解决问题。1.1.电源电动势和内阻电源电动势和内阻(1)(1)电源是将其他形式的能转化为电源是将其他形式的能转化为_的装置。的装置。(2)(2)电源电动势电源电动势(E)(E)是表征电源将其他形式
2、的能转化为电势能的特性的物理量是表征电源将其他形式的能转化为电势能的特性的物理量,电电动势等于未接入电路时两极的动势等于未接入电路时两极的_。(3)(3)电源的内阻就是电源内部的电源的内阻就是电源内部的_。2.2.闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律(1)(1)闭合电路的组成包括电源外部的电路和电源内部的电路。在外电路中闭合电路的组成包括电源外部的电路和电源内部的电路。在外电路中,沿电沿电流方向电势流方向电势_;_;在内电路中在内电路中,沿电流方向电势沿电流方向电势_。(2)(2)闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律:在外电路为在外电路为_的闭合电路中的闭合电路中,电流的大小跟电流的大小跟_成正比成正
3、比,跟跟_成反比。表达式为成反比。表达式为_。电势能电势能电势差电势差电阻电阻降低降低升高升高纯电阻纯电阻电动势电动势内外电路的电阻之和内外电路的电阻之和(3)(3)路端电压与负载的关系路端电压与负载的关系在闭合电路中在闭合电路中,路端电压就是外电压。如果负载路端电压就是外电压。如果负载(外电阻外电阻)R)R增大时增大时,电流电流I_(I_(填填“增大增大”或或“减小减小”),),路端电压路端电压U_(U_(填填“增大增大”或或“减减小小”)。根据路端电压根据路端电压(U)(U)与电流与电流(I)(I)的关系的关系U=E-Ir,U=E-Ir,如果作出如果作出U-IU-I图象图象,则它是一条则它
4、是一条_的直线。的直线。减小减小 增大增大 倾斜倾斜主题主题1:1:电源与电动势电源与电动势问题问题:(1):(1)生活中生活中,我们见到各种各样的电池我们见到各种各样的电池,它们的标号也各不相同。如干电它们的标号也各不相同。如干电池都标有池都标有“1.5 V”1.5 V”字样字样,这里的标号是什么意思这里的标号是什么意思?数值大小又反映了电池的什数值大小又反映了电池的什么特性么特性?这些数值与外接的电路有没有关系这些数值与外接的电路有没有关系?(2)(2)手机电池一般用的是锂离子电池手机电池一般用的是锂离子电池,请你观察你的手机锂离子电池上标请你观察你的手机锂离子电池上标注的参数有哪些注的参
5、数有哪些?它们的单位各是什么它们的单位各是什么?你能否说出一些参数表示的意义你能否说出一些参数表示的意义?主题主题1:(1)1:(1)这些标号是电源的电动势。数值越大反映电源将其他形式的能转化这些标号是电源的电动势。数值越大反映电源将其他形式的能转化为电势能的特性越好。电动势与外电路无关。为电势能的特性越好。电动势与外电路无关。(2)(2)手机锂离子电池上标注的参数中有电动势手机锂离子电池上标注的参数中有电动势(充电电压充电电压)和容量和容量,电动势的单电动势的单位是位是V,V,容量的单位是容量的单位是mAh,mAh,表示充满电后的电池放电时能输出的总电荷量。表示充满电后的电池放电时能输出的总
6、电荷量。主题主题2:2:闭合电路、闭合电路中自由电荷的定向运动闭合电路、闭合电路中自由电荷的定向运动情景情景:如图甲所示如图甲所示,A,A池水位高池水位高,水由水由A A池流入池流入B B池池,水由高向低流动。所以要维持水由高向低流动。所以要维持水的流动水的流动,就需要给就需要给A A池补充水池补充水,这就需要一个抽水机将这就需要一个抽水机将B B池的水抽送到池的水抽送到A A池。这池。这里抽水机就是提供外力的装置里抽水机就是提供外力的装置,使水由低向高流动使水由低向高流动,从而形成闭合稳定的水流。从而形成闭合稳定的水流。问题问题:图乙是一个闭合电路的模拟图图乙是一个闭合电路的模拟图,A,A是
7、电源的正极是电源的正极,B,B是电源的负极是电源的负极,P,P相当于相当于电动势电动势,请根据上述有关抽水机的描述请根据上述有关抽水机的描述,说说闭合电路中自由电子的运动情况。说说闭合电路中自由电子的运动情况。主题主题2:2:在外电路中在外电路中,自由电子在电场力作用下自由电子在电场力作用下,从从B B球向球向A A球流动球流动,电势从低到高电势从低到高,电场力做正功电场力做正功,要维持电流要维持电流,就需要不断地给就需要不断地给B B球补充负电荷球补充负电荷(或者说给或者说给A A球补充球补充正电荷正电荷),),电源通过非静电力做功电源通过非静电力做功,将负电荷从将负电荷从A A球搬运到球搬
8、运到B B球球,电势从高到低电势从高到低,从从而形成闭合恒定的电流。而形成闭合恒定的电流。主题主题3:3:路端电压与负载的关系路端电压与负载的关系问题问题:(1):(1)如图所示如图所示,对给定的电源对给定的电源,其其E E、r r均为定值均为定值,外电阻变化时外电阻变化时,电路中的电路中的电流如何变化电流如何变化?(2)(2)外电阻变化时外电阻变化时,路端电压如何变化路端电压如何变化?(3)(3)在闭合电路中在闭合电路中,当外电阻等于零时当外电阻等于零时,会发生什么现象会发生什么现象?发生这种现象时发生这种现象时,电流电流有多大有多大?(4)(4)一般情况下一般情况下,电源内阻很小电源内阻很
9、小,像铅蓄电池的内阻只有像铅蓄电池的内阻只有0.005 0.1,0.005 0.1,干电干电池的内阻通常也不到池的内阻通常也不到1,1,所以短路时电流很大所以短路时电流很大,很大的电流会造成什么后果很大的电流会造成什么后果?(5)(5)当外电阻很大时当外电阻很大时,又会发生什么现象又会发生什么现象?主题主题4:4:电源的电源的U-IU-I图象图象问题问题:(1):(1)根据公式根据公式U=E-Ir,U=E-Ir,其中电源电动势其中电源电动势E E、内阻、内阻r r均为恒定的物理量均为恒定的物理量,根据数根据数学知识判断路端电压学知识判断路端电压U U与电流与电流I I的图象关系的图象关系,根据
10、物理实验作出根据物理实验作出U-IU-I图象图象,图象会图象会是怎样的是怎样的?(2)(2)从图象可以看出路端电压与电流的关系是什么从图象可以看出路端电压与电流的关系是什么?(3)(3)直线与纵轴的交点表示的物理意义是什么直线与纵轴的交点表示的物理意义是什么?直线的斜率表示什么直线的斜率表示什么?主题主题4:(1)4:(1)路端电压路端电压U U与电流与电流I I满足一次函数关系满足一次函数关系,相当于数学公式相当于数学公式y=a+bx,y=a+bx,路端路端电压电压U U与电流与电流I I的关系图象是一条向下倾斜的直线的关系图象是一条向下倾斜的直线,如图所示。如图所示。(2)U(2)U随着随
11、着I I的增大而减小。的增大而减小。(3)(3)直线与纵轴的交点表示电源的电动势直线与纵轴的交点表示电源的电动势E,E,直线斜率的绝对值表示电源的内阻。直线斜率的绝对值表示电源的内阻。1.(1.(考查对电动势概念的理解考查对电动势概念的理解)下列说法中正确的是下列说法中正确的是()。A.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.B.电源的电动势在数值上等于两极间的电压电源的电动势在数值上等于两极间的电压C.C.电源的电动势与电压的单位相同电源的电动势与电压的单位相同,但与电压有本质的区别但与电压有本质的区别D.D.电动势越大电动势越大,电源两极间的电压
12、一定越高电源两极间的电压一定越高1.C1.C【解析解析】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量,而电压是电场中两点间的电势差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电动势与电压有着本质的区别,所以所以A A选项选项错错,C,C选项对。当电源开路时选项对。当电源开路时,两极间的电压在数值上等于电源的电动势两极间的电压在数值上等于电源的电动势,但在闭但在闭合电路中合电路中,电源两极间的电压电源两极间的电压(路端电压路端电压)随外电阻的增大而增大随外电阻的增大而增大,随外电阻的减随外电阻的减小而减小小而减小,当
13、电源短路时当电源短路时,R,R外外=0,=0,这时路端电压为零这时路端电压为零,所以所以B B、D D选项错。选项错。【点评点评】电动势与电压概念不同电动势与电压概念不同,物理意义也不同物理意义也不同,不能说电动势就是电压。不能说电动势就是电压。2.(2.(考查路端电压与负载的关系考查路端电压与负载的关系)电源电动势为电源电动势为E E、内阻为、内阻为r,r,向可变电阻向可变电阻R R供电。供电。关于路端电压关于路端电压,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()。A.A.路端电压是一个恒量路端电压是一个恒量,它不会随外电路电阻变化它不会随外电路电阻变化B.B.因为因为U=IR,U=IR,所以当
14、所以当R R增大时增大时,路端电压也增大路端电压也增大C.C.因为因为U=IR,U=IR,所以当所以当I I增大时增大时,路端电压也增大路端电压也增大D.D.因为因为U=E-Ir,U=E-Ir,所以当所以当I I增大时增大时,路端电压减小路端电压减小【解析解析】路端电压随外电阻的变大而变大路端电压随外电阻的变大而变大,B,B、C C项中忽视了在闭合电路中电流项中忽视了在闭合电路中电流I I与外电阻与外电阻R R存在相互影响。故只有选项存在相互影响。故只有选项D D正确。正确。【答案答案】D D【点评点评】对于路端电压与电流的关系对于路端电压与电流的关系,也可以作出其也可以作出其U-IU-I图线
15、图线,能更直观地判断能更直观地判断它们的关系。它们的关系。3.(3.(考查闭合电路欧姆定律考查闭合电路欧姆定律)2005)2005年年1010月月1212日日9 9时时0 0分分0 0秒秒,“,“神舟神舟”六号在酒泉六号在酒泉卫星发射中心升空。我国开始了多人多天的载人航天活动卫星发射中心升空。我国开始了多人多天的载人航天活动,标志着我国成为名标志着我国成为名副其实的航天大国。相信大家一定对副其实的航天大国。相信大家一定对“神舟神舟”六号展开的两对太阳能电池板六号展开的两对太阳能电池板的优美姿态仍记忆犹新。假设其中一太阳能电池板的开路电压为的优美姿态仍记忆犹新。假设其中一太阳能电池板的开路电压为
16、800 mV,800 mV,短路短路电流为电流为40 mA,40 mA,则将该电池板与一阻值为则将该电池板与一阻值为20 20 的电阻器连成一闭合电路时的电阻器连成一闭合电路时,它它的路端电压是的路端电压是()。A.0.10 VA.0.10 VB.0.20 VB.0.20 VC.0.30 VC.0.30 VD.0.40 VD.0.40 V【解析解析】由题意知由题意知,电池板的电动势电池板的电动势E=800 mV,E=800 mV,内阻内阻r=E/I=20,r=E/I=20,由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律可知可知,若将该电池板与一阻值为若将该电池板与一阻值为20 20 的电阻器连成一闭合电
17、路的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是则它的路端电压是0.40 V,0.40 V,选项选项D D正确。正确。【答案答案】D D【点评点评】电动势等于外电压和内电压之和电动势等于外电压和内电压之和,当外电路开路时当外电路开路时,内电压为零内电压为零,开路电压等开路电压等于电源的电动势。于电源的电动势。4.(4.(考查动态电路分析考查动态电路分析)在如图所示的电路中在如图所示的电路中,R1,R1、R2R2为固定电阻为固定电阻,R3,R3为可变为可变电阻电阻,电流表和电压表都是理想电表电流表和电压表都是理想电表,电源的电动势为电源的电动势为E,E,内阻为内阻为r r。当。当R3R3的滑的滑动触片
18、由动触片由b b点向点向a a点移动时点移动时()。A.A.电压表的示数变大电压表的示数变大B.B.电压表的示数变小电压表的示数变小C.C.电流表的示数变大电流表的示数变大D.D.电流表的示数变小电流表的示数变小【解析解析】由题意知由题意知,当当R3R3的滑动触片由的滑动触片由b b点向点向a a点移动时点移动时R3R3变小变小,外电阻变小外电阻变小,总电阻变小总电阻变小,干路电流增大干路电流增大,电流表示数增大电流表示数增大;干路电流增大干路电流增大,内电压增大内电压增大,路路端电压变小端电压变小,且电阻且电阻R1R1两端的电压在增大两端的电压在增大,所以所以R2R2两端的电压减小两端的电压减小,电压表的电压表的示数变小。示数变小。【答案答案】BCBC【点评点评】本题按本题按“部分部分整体整体部分部分”的思路进行动态变化分析。对于电压的思路进行动态变化分析。对于电压表的示数表的示数,可以直接根据电压随并联总电阻增大而增大的结论进行分析。可以直接根据电压随并联总电阻增大而增大的结论进行分析。电源的电动 势和内阻 闭合电路 欧姆定律Thank you!
