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1、12.2 12.2 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律第一课时第一课时1、什么是电源、什么是电源?2、电源电动势表达式是什么、电源电动势表达式是什么?物理意义物理意义?电源是通过非静电力做功电源是通过非静电力做功 把其它形式的能转化成电能的装置。把其它形式的能转化成电能的装置。（1 1）（2 2）意义：电动势表示电源将其他形）意义：电动势表示电源将其他形式的能转化为电能本领。式的能转化为电能本领。复习回顾复习回顾3、如何计算电路中电能转化为其它形式的能、如何计算电路中电能转化为其它形式的能?对于纯电阻电路对于纯电阻电路:tRUIUtW2RtI2=Q非非外电路外电路:电源外部的电路电源外部的电
2、路 (用电器和导线构成用电器和导线构成).内电路内电路外电路外电路一、闭合电路一、闭合电路用导线把电源、用用导线把电源、用电器连成闭合电路电器连成闭合电路.rERs1.闭合电路的闭合电路的结构结构：内电路内电路:电源内部的电路电源内部的电路.用导线把电源、用用导线把电源、用电器连成闭合电路电器连成闭合电路.1.闭合电路的闭合电路的结构结构：2.闭合电路中的闭合电路中的电流电流在在内电路内电路中，中，电流方向为负极流向电流方向为负极流向正极正极。在在外电路外电路中，中，电流方向由正极流电流方向由正极流向负极向负极，沿电流方向电势降低。，沿电流方向电势降低。rERs内电路内电路外电路外电路ABCD
3、RErB BD DA AC CABCDREr化学反化学反应层应层3.闭合电路中的闭合电路中的电势电势A B在电源在电源(干电池干电池)的正负极附近存在着化学反应层，反应层的正负极附近存在着化学反应层，反应层中非静电力（化学作用）把正电荷从电势低处移到电势高中非静电力（化学作用）把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个反应层中，沿电流方向电势处，在这两个反应层中，沿电流方向电势升高升高。在正负极。在正负极之间，电源的内阻中有电流，沿电流方向电势之间，电源的内阻中有电流，沿电流方向电势降低降低.3.闭合电路中的闭合电路中的电势电势(1)在在外电路外电路中，沿电流方向中，沿电流方向电势降低。电势降低
4、。(2)在在内电路内电路中，一方面，存在内阻，中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势降低；另一方面，沿沿电流方向电势降低；另一方面，沿电流方向存在电势电流方向存在电势“跃升跃升”。部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律:导体中的电流导体中的电流I跟导体两端的电压跟导体两端的电压U成正比，成正比，跟导体的电阻跟导体的电阻R成反比成反比IRU部分电路部分电路内电路内电路外电路外电路ErSRABI闭合闭合(全全)电路电路1、若外电路中的用电器都是、若外电路中的用电器都是纯电阻纯电阻R，在时，在时间间t内内,外电路中有多少电能转化为内能外电路中有多少电能转化为内能?2、内电路也有电阻、内电路也有电阻r，当电流
5、，当电流通过内电路时，也有一部分电通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少能转化为内能，是多少?讨论讨论rERK3、电流流经电源时，在时间、电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功内非静电力做多少功?4、以上各能量之间有什么关系、以上各能量之间有什么关系?I 根据能量守恒定律，非静电力根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内、外电路中电能做的功应该等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和转化为其他形式的能的总和.rERK2.内容：内容：闭合电路的电流跟电源的电闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比之和成反比.1.公式公式:二
6、、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律3.适用条件：适用条件：外电路是外电路是纯电阻纯电阻电路电路.说明：说明：1、是外电路上总的电势是外电路上总的电势降落，叫降落，叫路端电压路端电压.2、是内电路上的电势是内电路上的电势降落，叫降落，叫内电压内电压.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1.内容：内容：闭合电路的电流跟电源的电动闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比反比.2.公式公式:适用适用:外电路外电路是是纯电阻纯电阻电路电路.电动势等于内外电压之和电动势等于内外电压之和普遍适用普遍适用.1、如图所示电路，
7、电源电动势为如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为，内阻为0.12，外电路的电阻为，外电路的电阻为1.38，求电路中的电，求电路中的电流和路端电压。流和路端电压。解解：电动势：电动势E=1.5V，内阻，内阻r=0.12，外，外电阻电阻R=1.38.由闭合电路欧姆定律得：由闭合电路欧姆定律得：路端电压路端电压为为U=IR=11.38V=1.38VAArREI112.038.15.1=+=+=当堂训练当堂训练2、在如图所示电动势为、在如图所示电动势为2V的电源跟的电源跟一个阻值一个阻值R=9的电阻接成闭合的电阻接成闭合电路电路,测得电源两端电压为测得电源两端电压为1.8V,求求电源的内电阻电源
8、的内电阻.r=1E、rRV3、如图，、如图，R1=14,R2=9,当开关处于当开关处于位置位置1时时,电流表读数电流表读数I1=0.2A;当开关当开关处于位置处于位置2时时,电流表读数电流表读数I2=0.3A.求求电源的电动势电源的电动势E和内电阻和内电阻r.sE、rR1AR212E=3Vr=1当当S切换到位置切换到位置l时：时：E=I1R1+I1r(1)当当S切换到位置切换到位置2时：时：AR1R2S12ErE=I2R2+I2r(2)E=3Vr=1由（由（1）、（）、（2）式代入数据，有：）式代入数据，有：解：分析解：分析 4 4、在如图所示的电路中，、在如图所示的电路中，R R1 1181
9、8，R R2 21010，当，当a a、b b两点间接理想电流表时，其读两点间接理想电流表时，其读数为数为0.5A0.5A，当，当a a、b b两点间接理想电压表时，两点间接理想电压表时，其读数为其读数为3.6V3.6V，求该电源的电动势和内电阻。，求该电源的电动势和内电阻。E=6v，r=2欧5 5、如图所示，电源内阻、如图所示，电源内阻r r为为0.40.4欧，欧，R R1 1=R=R2 2=R=R3 3=4=4欧当电键闭合时，理想电流表与欧当电键闭合时，理想电流表与理想电压表的读数分别为理想电压表的读数分别为1.5A1.5A和和2V2V求：求：（1 1）电源电动势为多大）电源电动势为多大?
10、（2 2）电键断开，电压表的读数为多少）电键断开，电压表的读数为多少?一、路端电压与负载的关系一、路端电压与负载的关系设电源的电动势设电源的电动势E=3VE=3V，内阻，内阻r=2r=2。请根据路端电压与。请根据路端电压与电流的关系式电流的关系式U=E-IrU=E-Ir，以，以U U为纵坐标，为纵坐标，I I为横坐标，为横坐标，画画出出U U与与I I关系的函数图像关系的函数图像。U/VI I/O讨论讨论：1、外电路断开的状态对应于图中的哪一点？怎样看、外电路断开的状态对应于图中的哪一点？怎样看出这时路端电压与电动势的关系？出这时路端电压与电动势的关系？E=v2 2、电动势、电动势E E的大小
11、对图像有什么影响？的大小对图像有什么影响？在在纵轴纵轴上的上的截距截距表示电源的表示电源的电动势电动势E E I I短短.3 3、短路的状态对应哪一点？怎样得出这时电流大小？、短路的状态对应哪一点？怎样得出这时电流大小？在在横轴横轴上的上的截距截距表示电源的表示电源的短路电流短路电流4 4、r r的大小对图像有什么影响？的大小对图像有什么影响？图象图象斜率的绝对值斜率的绝对值表示电源表示电源内阻内阻，图线越倾斜内阻越大，图线越倾斜内阻越大路端电压路端电压:闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律:R RR R理论分析理论分析:当外电路电阻增大（或减少）当外电路电阻增大（或减少）时，电流怎样变化？时，电
12、流怎样变化？路端电压如何变化？路端电压如何变化？E、rsRAV路端电压与负载的关系路端电压与负载的关系路端电压与负载的关系路端电压与负载的关系(小结小结)、两个特例：、两个特例：（2 2）外电路）外电路短路短路时时（1 1）外电路）外电路断路断路时时断路时的路端电压等于电源电动势断路时的路端电压等于电源电动势 电源内阻一般很小，故短路电流很大，严禁将电电源内阻一般很小，故短路电流很大，严禁将电源正负极两端直接相短接。源正负极两端直接相短接。路端电压路端电压:闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律:、如图电路：、如图电路：R R增大，电流增大，电流I I减小，路端电压减小，路端电压U U增大增大;R
13、R减少，电流减少，电流I I增大，路端电压增大，路端电压U U减少减少.E、rsRAV、电源电源的伏安特性曲线的伏安特性曲线 路端电压路端电压U U随随电流电流I I变化的图象变化的图象 (1)(1)图象的函数表达图象的函数表达 在在横轴横轴上的上的截距截距表示电源的表示电源的短路电流短路电流图象图象斜率的绝对值斜率的绝对值表示电源表示电源内阻内阻，图线越倾斜内阻，图线越倾斜内阻越大越大在在纵轴纵轴上的上的截距截距表示电源表示电源的的电动势电动势E E (2)(2)图象的物理意义图象的物理意义UI IOEI I短短I I1 1U1E、rsRAVU2I I2 2UI I对比：定值电阻的伏安特性曲
14、线IUOESRAVU2U1I I1 1I I2 2UI I例例、如如图图所所示示为为两两个个不不同同闭闭合合电电路路中中两两个个不不同同电源的电源的U-I图像，下列判断正确的是（图像，下列判断正确的是（）A电动势电动势E1E2，发生，发生短路时的电流短路时的电流I1I2B电动势电动势E1=E2，内阻，内阻r1r2C电动势电动势E1E2，内阻，内阻r1r2D当当两两电电源源的的工工作作电电流流变变化化量量相相同同时时，电电源源2的路端电压变化大的路端电压变化大UI12AD练习、有两节电池练习、有两节电池,它们的电动势分别为它们的电动势分别为E E1 1和和E E2 2,内电阻分别为内电阻分别为r
15、 r1 1和和r r2 2.将它们分别连成闭合电将它们分别连成闭合电路路,其外电路的电流其外电路的电流I I和路端电压和路端电压U U的关系如的关系如图所示图所示,可以判定可以判定()()ABABUI IO12A.A.图象交点所示状态图象交点所示状态,两电路的外电阻相等两电路的外电阻相等B.EB.E1 1EE2 2,r,r1 1rr2 2C.C.图象交点所示状态图象交点所示状态,两电路的总电阻相等两电路的总电阻相等D.ED.E1 1EE2 2,r,r1 1rr时，输出功率随时，输出功率随R的增大而减少的增大而减少3）当）当Rr时，输出功率随时，输出功率随R的增大而增大的增大而增大试作出试作出P
16、 P出出R R曲线图：曲线图：PRrE2/4rR2P1R1当当P出出Pm时，每个输出功时，每个输出功率对应两个外电阻率对应两个外电阻R1和和R2,并且并且R1 R2=r2注意多解性！注意多解性！结论结论:（1）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（2）当当R=r时，电源输出功率时，电源输出功率最大此时最大此时其其效率只有效率只有504.电源的效率电源的效率对纯电阻电路对纯电阻电路,电源的效率为电源的效率为:例例1、某电源、某电源E=6V，r=1,与一可变电阻与一可变电阻R（最大值为（最大值为10)串联形成闭合回路，问：串联形成闭合回路，问：1）电源的最大输出功率为多少？
17、）电源的最大输出功率为多少？2）当电源的输出功率为）当电源的输出功率为8W时，可变电阻时，可变电阻的有效接入阻值为多少的有效接入阻值为多少?（1）9W（2）1/2;2例例2、如右图所示，、如右图所示，R为变阻器，阻值为为变阻器，阻值为8，R1=1，电源电动势为电源电动势为E=6V，内阻为，内阻为r=2，问：，问：1）当）当R的有效接入电阻为多少时，电源输出功率最大？的有效接入电阻为多少时，电源输出功率最大？2）当）当R的有效接入电阻为多少时，的有效接入电阻为多少时，R1的功率最大？的功率最大？3）当）当R的有效接入电阻为多少时，变阻器的功率最大？的有效接入电阻为多少时，变阻器的功率最大？E、r
18、sRR1等效电源法等效电源法(1)R=1,P=4.5W(2)R=0,p=4W(3)R=3,P=3W 例例3.如图所示的电路中如图所示的电路中,电源电动势为电源电动势为6V,当开当开关接通后关接通后,灯泡灯泡L1和和L2都不亮都不亮,用电压表测得各用电压表测得各部分电压是部分电压是Uab=6V,Uad=0V,Ucd=6V,由此可以由此可以判定判定()A、L1和和L2的灯丝都烧断了的灯丝都烧断了B、L1的灯丝烧断的灯丝烧断C、L2的灯丝烧断的灯丝烧断D、变阻器、变阻器R断路断路CRSL1L2adcb小结：电路故障分析小结：电路故障分析短路处特点：短路处特点：有电流通过而电压为零有电流通过而电压为零
19、断路处特点：断路处特点：电路电压不为零而电流为零电路电压不为零而电流为零例4、如图，直线A为电源的UI图线，直线B为电阻R的UI图线，用该电源和该电阻组成的闭合电路时，电源的输出功率 W，电源效率为 。1.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=10V,内阻内阻r=0.5,电动机的电阻电动机的电阻R0=1.0,电阻电阻R1=1.5.电电动机正常工作时动机正常工作时,电压表的示数电压表的示数U1=3.0V,求求:(1)电源的总功率电源的总功率?(2)电动机消耗的电功率电动机消耗的电功率?将电能转化为机械能的将电能转化为机械能的功率功率?(3)电源的输出功率电源的输出功率?R
20、1ErV(1)P总总=20W(2)P电动机电动机=12W,P机机=8W(3)P出出=18W当堂训练当堂训练2.如图所示的电路中如图所示的电路中,电源的电动势为电源的电动势为2V,内内阻为阻为0.5,R0为为2,变阻器的阻值变化范围变阻器的阻值变化范围为为010,求求:(1)变阻器阻值多大时变阻器阻值多大时,R0消耗的功率最大消耗的功率最大.(2)变阻器阻值多大时变阻器阻值多大时,变阻器消耗的功率最变阻器消耗的功率最大大.其最大功率为多少其最大功率为多少?R0ErR(1)R=0时时,R0功率最大功率最大(2)R=2.5时时,变阻器消耗变阻器消耗的功率最大的功率最大.Pm=0.4W3 3.如图所示的电路中如图所示的电路中,开关开关S闭合后闭合后,由于电由于电阻发生短路或者断路故障阻发生短路或者断路故障,电压表和电流电压表和电流表的读数都增大表的读数都增大,则肯定出现了下列那种则肯定出现了下列那种故障故障()A、R1短路短路B、R2短路短路C、R3短路短路D、R1断路断路AR1R2R3VSErA19、如图所示电路，电源电动势=6V，内阻r=1外电路中电阻R1=2，R2=3，R3=7.5电容器的电容C=4F开始电键S断开从合上电键到电路稳定的过程中，通过电流表的电量是多少？