1、第2节 闭合电路的欧姆定律第十二章 电能 能量守恒定律课标定位课标定位1 1、了解外电路、内电路，理解电动势的概念；、了解外电路、内电路，理解电动势的概念；2 2、知道电动势等于内、外电路电势降落之和；、知道电动势等于内、外电路电势降落之和；3 3、理解闭合电路欧姆定律的内容，分析路端电、理解闭合电路欧姆定律的内容，分析路端电压与负载的关系。压与负载的关系。素养阐释素养阐释1 1、物理观念：电动势、闭合电路欧姆定律物理观念：电动势、闭合电路欧姆定律2 2、科学思维：通过对比抽水机理解电动势，、科学思维：通过对比抽水机理解电动势，理解电动势由电源的特性决定，跟外部电路无理解电动势由电源的特性决定
2、，跟外部电路无关。关。引入引入下图中的小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同，多下图中的小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同，多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。这是为什么呢？个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。这是为什么呢？闭合电路闭合电路如图，由导线、电源用电器连成的电路叫作闭合电路。如图，由导线、电源用电器连成的电路叫作闭合电路。由用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。由用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。外电路内电路RS+rE内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻如图所示，在外电路，正电荷由电源正极流向负极电源之如图所示，在外电路，正电荷由电源正极流向负
3、极电源之所以能维持外电路中稳定的电流，是因为它有能力把来到负极所以能维持外电路中稳定的电流，是因为它有能力把来到负极的正电荷经过电源内部不断地搬运到正极的正电荷经过电源内部不断地搬运到正极那么，电源的这种能力是怎么来的呢？那么，电源的这种能力是怎么来的呢？抽水机抽水机增加水的增加水的重力势能重力势能电源电源增加电荷的增加电荷的电势能电势能不同抽水机抽水的本领不同抽水机抽水的本领(举起高度举起高度)不同不同使单位质量的水所增加的使单位质量的水所增加的重力势能重力势能不不同同不同的电源不同的电源非静电力做功的本领非静电力做功的本领不同不同使单位正电荷所增加的使单位正电荷所增加的电势能电势能不同不同
4、电源+-+FF非（1 1）定义：在电源内部，非静电力所做的功）定义：在电源内部，非静电力所做的功WW与被移送的电荷与被移送的电荷q q的的比值叫电源的电动势。在数值上，电动势等于把比值叫电源的电动势。在数值上，电动势等于把 1 C 1 C 的正电荷在电的正电荷在电源内从负极移动到正极非静电力所做的功；源内从负极移动到正极非静电力所做的功；（2 2）定义式：定义式：（3 3）单位：单位：伏特（伏特（V V）1V=1J/C 1V=1J/C（4 4）物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。一、电动势一、电动势qWE 电动势由电源中非
5、静电力的特性决定，电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路也无关。跟电源的体积无关，跟外电路也无关。电动势：反映电源把电动势：反映电源把其它形式能转化为电能其它形式能转化为电能的本领。的本领。电压：电压：反映把反映把电势能转化为其它形式能电势能转化为其它形式能的本领。的本领。电动势表征电源的性质，电动势表征电源的性质，电势差表征电场的性质。电势差表征电场的性质。2.2.电动势与电压的区别电动势与电压的区别化学能 电势能化学电池发电机机械能 电势能【课堂反馈课堂反馈1】关于电动势，下列说法正确的是（关于电动势，下列说法正确的是（）A.A.在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静
6、电力做功，电势能增加在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电势能增加B.B.对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大C.C.电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位正电电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位正电荷做功越多荷做功越多D.D.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多的电荷量越多AC二、二、闭合电路的欧姆定律及其能量分析闭合电路的欧姆定律及其能量分析我们已经知道，对于不含电源的部分电
7、路我们已经知道，对于不含电源的部分电路而言，导体中的电流而言，导体中的电流I I 跟导体两端的电压跟导体两端的电压U U 成正比，跟导体的电阻成反比成正比，跟导体的电阻成反比 即即RUI 1.1.部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律I IR RU U部分电路部分电路在在外电路外电路中，电流方向由正极流向负极，中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低沿电流方向电势降低。在在内电路内电路中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由负极中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向为负极流向正极。移到正极，所以电流方向为负极流向正极。内内电路与电路与外外电路中的总电流是电路
8、中的总电流是相同相同的。的。2.2.闭合回路中的电流方向闭合回路中的电流方向ESR+-非静电力ESR3.电路中的电势变化情况电路中的电势变化情况（1）在外电路中，正电荷在静电力的作用下从电势高的位置向）在外电路中，正电荷在静电力的作用下从电势高的位置向电势低的位置移动，所以电势低的位置移动，所以在外电路中，沿电流方向电势降低在外电路中，沿电流方向电势降低。（2）在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫内阻。我们可）在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫内阻。我们可将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联，将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联，在内电路中，在内电路中，这个电阻的电势沿电
9、流方向也会降低。这个电阻的电势沿电流方向也会降低。电源就像升降机，电源就像升降机，升降机举起的高升降机举起的高度相当于电源的度相当于电源的电动势电动势闭合电路中电势升降也可用闭合电路中电势升降也可用“儿童滑梯儿童滑梯”做类比做类比儿童滑梯两端儿童滑梯两端的高度差相当的高度差相当于内外电阻两于内外电阻两端的电势差端的电势差 对于闭合电路来说，内外电路都会出现电势降低，对于闭合电路来说，内外电路都会出现电势降低，电势能减少。那么，电流电势能减少。那么，电流I I跟电源的电动势跟电源的电动势E E及内阻及内阻r r、外电阻、外电阻R R之之间会有怎样的关系呢？间会有怎样的关系呢？思考思考1.1.外电
10、路静电力对电荷做什么功？能量如何转化？外电路静电力对电荷做什么功？能量如何转化？静电力做正功，电势能转化为内能。静电力做正功，电势能转化为内能。2.2.内电路静电力对电荷做什么功？能量如何转化？内电路静电力对电荷做什么功？能量如何转化？静电力做正功，电势能转化为内能。静电力做正功，电势能转化为内能。3.3.在电池内部非静电力对电荷做什么功？在电池内部非静电力对电荷做什么功？非静电力做正功，把化学能转化为电势能。非静电力做正功，把化学能转化为电势能。Q Q外外=I=I2 2RtRtQ Q内内=I=I2 2rt rtW=Eq=EItW=Eq=EIt4.4.根据能量守恒定律能得出什么结论？根据能量守
11、恒定律能得出什么结论？E=IR+IrE=IR+IrW=QW=Q外外+Q Q内内rREIE E=U U外外+U U内内r rE ER RK K内电路内电路外电路外电路（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，这个结论叫做闭合电路的欧姆律。电路的电阻之和成反比，这个结论叫做闭合电路的欧姆律。（2 2）公式：）公式：式只适用于外电路是式只适用于外电路是纯电阻纯电阻的电路。的电路。式适用于式适用于一切一切电路。电路。（3 3）适用条件：）适用条件：E E=U U外外+U U内内rREIE =IR I r 或
12、或 E=U外外+U内内或或 EU外外Ir 或或 U外外 E-Ir 电动势等于内外电路电势降落之和。电动势等于内外电路电势降落之和。闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律【课堂检测课堂检测2】如图，如图，1 1=14,=14,2 2=9,=9,当开关处于位置当开关处于位置1 1时时,电流表电流表读数读数I I1 1=0.2A=0.2A；当开关处于位置；当开关处于位置2 2时时,电流表读数电流表读数I I2 2=0.3A=0.3A。求电源的。求电源的电动势电动势E E和内电阻和内电阻r r。（电流表为理想电表）。（电流表为理想电表）1 1A AR R1 1R R2 22 2E E r rrIRIEr
13、IRIE222111解解:由闭合电路欧姆定律得由闭合电路欧姆定律得得得:1V0.3rES SR RE E r r对某一给定的闭合电路来说，电流、路端电压、内电压随外电对某一给定的闭合电路来说，电流、路端电压、内电压随外电阻的改变而改变。阻的改变而改变。三、路端电压与负载的关系三、路端电压与负载的关系1.1.路端电压路端电压（1 1）定义：外电路两端的电压叫路端电压）定义：外电路两端的电压叫路端电压（2 2）公式：）公式：U=E-IrU=E-Ir2 2、路端电压路端电压U U随电流随电流I I变化的图像变化的图像（1 1）在纵轴上的截距表示电源的电动势）在纵轴上的截距表示电源的电动势E E （2
14、 2）在横轴上的截距表示电源的短路电流）在横轴上的截距表示电源的短路电流（3 3）图像斜率的绝对值表示电源的内阻，）图像斜率的绝对值表示电源的内阻，U UI IO OE EI I短短 内阻越大，图线越倾斜内阻越大，图线越倾斜.为什么晚上为什么晚上7 7、8 8点钟的时候家里面的灯看起来很昏暗，而夜深点钟的时候家里面的灯看起来很昏暗，而夜深人静时又变亮了呢？人静时又变亮了呢？问题问题 外电路两端的电压叫做路端电压。路端电压是用电器（负外电路两端的电压叫做路端电压。路端电压是用电器（负载）的实际工作电压。载）的实际工作电压。路端电压与负载路端电压与负载有怎样的有怎样的关系关系呢？呢？A AV VE
15、 E=U U外外+U U内内U U内内=Ir=Ir U U =E-I r=E-I r 用用U U =E-I r=E-I r 来分析路端电压随着外电阻的变化：来分析路端电压随着外电阻的变化：路端电压随着外电阻的增大而增大。路端电压随着外电阻的增大而增大。路端电压随着外电阻的减小而减小。路端电压随着外电阻的减小而减小。R R I I Ir IrU U R R I I Ir IrU U思考思考R=R=0 0I=E/rI=E/rU U内内=E=EU U外外=0=0I I=E ER R+r rU U内内=Ir Ir E E=U U外外+U U内内（1 1）短路）短路（2 2）断路）断路R=R=I=I=0
16、 0U U内内=0 0U U外外=E EI I=E ER R+r rU U内内=Ir Ir E E=U U外外+U U内内结论：当外电路短路时，电路中的电流结论：当外电路短路时，电路中的电流I I=E E/r r，内电压等于电动势；，内电压等于电动势；当外电路断路时，路端电压等于电动势。当外电路断路时，路端电压等于电动势。a ab b两种特例：两种特例：【课堂检测课堂检测3】如图所示，电源的电动势和内阻都保持不变，当滑动变如图所示，电源的电动势和内阻都保持不变，当滑动变阻器的滑动触点向上端移动时（阻器的滑动触点向上端移动时（）A A、电压表的读数增大，电流表的读数减小、电压表的读数增大，电流表
17、的读数减小 B B、电压表和电流表的读数都增大、电压表和电流表的读数都增大 C C、电压表和电流表的读数都减小、电压表和电流表的读数都减小 D D、电流表的读数增大，电压表的读数减小、电流表的读数增大，电压表的读数减小 AR1R2R3VA【拓展拓展】欧姆表欧姆表1.1.结构：欧姆表由电流表结构：欧姆表由电流表G G、电池、调、电池、调零电阻零电阻R R，刻度盘和红、黑表笔组成，刻度盘和红、黑表笔组成.如图，就电路部分而言，在欧姆表内部如图，就电路部分而言，在欧姆表内部是电流表、电池、调零电阻三者串联而是电流表、电池、调零电阻三者串联而成，在欧姆表外部，接上被测电阻后，成，在欧姆表外部，接上被测
18、电阻后，与欧姆表内部电路一起组成闭合电路与欧姆表内部电路一起组成闭合电路IRxE ER Rg g+r+R+r+RI Ig g=E ER Rg g+r+R+r+RR Rx x+I Ix x=I=I=0 02.2.原理：闭合电路欧姆定律原理：闭合电路欧姆定律 (电阻测量转换为电流测量电阻测量转换为电流测量)改变改变R Rx x ，电流电流I Ix x随之改变，随之改变，R Rx x与与I Ix x一一对应一一对应.表头刻度表头刻度I Ix xR Rx xR R =R Rg g+r r+R R欧姆表内阻欧姆表内阻 0 05 510101515 2020303040405050100100200200
19、5005001K1K(1)(1)零刻度在右边，左边为无限大。零刻度在右边，左边为无限大。(2)(2)刻度不均匀刻度不均匀,左边密、右边稀。左边密、右边稀。3.3.刻度：刻度：(3)(3)刻度顺序与电流表、电压表的刻度顺序相反刻度顺序与电流表、电压表的刻度顺序相反.【拓展拓展】闭合电路中的功率闭合电路中的功率由于闭合电路中由于闭合电路中内、外电路电流相等内、外电路电流相等电源提供的总功率（电源功率）：电源提供的总功率（电源功率）：P P总总=EIEI 电源的输出功率（外电路得到的功率）电源的输出功率（外电路得到的功率）：P P外外=U U外外I I 电源内阻上的热功率电源内阻上的热功率 P P内
20、内=U U内内I I =I I2 2r r说明：外电路可以是任何电路。说明：外电路可以是任何电路。IUIUEI内外O RO RP P出出P Pm mr r外电路时纯电阻电路，电源的输出功率外电路时纯电阻电路，电源的输出功率 与外电阻与外电阻R R的关系：的关系：电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等内外电阻相等时，时，电源的输出功率最大。电源的输出功率最大。=50%=50%。结论：结论：电源的效率随外电阻的增大而增大电源的效率随外电阻的增大而增大电源的工作效率电源的工作效率%100总出PP%100EU外对纯电阻电路，电源的效率为：对
21、纯电阻电路，电源的效率为：%100)(22rRIRI%100rRR%10011Rr课堂小结课堂小结一、电动势一、电动势二、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律=WEq2 2、定义式：、定义式：1 1、定义：、定义：在电源在电源内部非静电力内部非静电力把把正电荷正电荷从从负极负极移送到移送到正极正极所做的所做的功功跟被移送的跟被移送的电荷量电荷量的的比值比值。rREI1 1、表述：、表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成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正比，跟内、外电路的电阻之和成反比2 2、表达式：、表达式：3 3、路端电压跟负载的关系：、路端电压跟负载的关系
22、：IrEUUI0EE/rU=E-Ir【课堂检测课堂检测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（）A.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一定为蓄电池两极间的电压一定为2V2VC.C.蓄电池在蓄电池在1s1s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ADAD【课堂检测课堂检测2】如图所示的电路中，当如图所示的电路中，当S S闭合
23、时，电压表和电流表闭合时，电压表和电流表(均为理想电表均为理想电表)的示数各为的示数各为1.6 V1.6 V和和0.4 A0.4 A；当；当S S断开时，它们的示数断开时，它们的示数各为各为1.7 V1.7 V和和0.3A0.3A，求电源的电动势及内阻，求电源的电动势及内阻解：解：当当S S闭合时，由闭合电路欧姆定律得闭合时，由闭合电路欧姆定律得U U1 1E EI I1 1r r，即即E E1.6 V1.6 V0.40.4r r当当S S断开时，由闭合电路欧姆定律得断开时，由闭合电路欧姆定律得U U2 2E EI I2 2r r，即即E E1.7V1.7V0.30.3r r由得由得E E2 V2 V，r r1.1.【课堂检测课堂检测3】如图所示，电源电动势为如图所示，电源电动势为6 V6 V，内阻为，内阻为1 1，R1R15 5，R2R210 10，滑动变阻器，滑动变阻器R3R3阻值变化范围为阻值变化范围为0 010 10，求电路中的总电，求电路中的总电流的变化范围。流的变化范围。
