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1、闭合电路闭合电路欧姆定律欧姆定律第十二章 电能 能量守恒定律人教版高中物理 必修3由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路（closed circuit）。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。本节课，我们来学习闭合电路的知识。（1）外电路：电源外部的电路 由用电器、开关和导线构成。内电路内电路外电路外电路一、闭合电路一、闭合电路r rE ER Rs s1 1、闭合电路的结构：、闭合电路的结构：（2）内电路：电源内部的电路。内电阻：电源内部的电阻。内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。我们可以将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联。正极正极负极负极+复习回顾复习回顾上一章第1节“电源和
2、电流”我们学习了电源的功能，我们知道，要让电路中有持续的电流，就必须有电源。请叙述电源的功能？电源能把电子从正极搬运到负极（也可以说成：电源能把正电荷从负极搬运到正极）电源能够维持电路两端的电压。电源能够将其它形式的能量转化为电能。在电源内部，存在着由正极指向负极的电场。在这个电场中，静电力阻碍正电荷向正极移动。因此，在电源内部要使正电荷向正极移动，就一定要有一种与静电力方向相反的力作用于电荷才行。我们把这种力叫作非静电力。电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，这种非静电力在克服内部电场力做功，使电荷的电势能增加。从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。化学
3、电池化学电池电电势势能能化化学学能能非静电力化学作用发电机发电机电电势势能能机机械械能能非静电力电磁作用不同的电源把其他形式的能转化为电势能的本领是不同的，如何描述电源将其它形式能量转化为电能的本领呢？概念：概念：描述电源通过非静电力做功将其它能转化为电能的本领的 物理量。（不成比例关系）大小：大小：非静电力把1C正电荷从电源负极移动到正极所做的功。定义定义式式：单位：单位：V（与电势、电势差单位相同）电动势由非静电力的特性决定，跟电源体积无关，也跟外电路无关。电动势由非静电力的特性决定，跟电源体积无关，也跟外电路无关。2 2、电动势、电动势电源内部电源内部电电势势能能其其他他能能非静电力做功
4、非静电力做功静电力做功静电力做功电动势与电势差的区别电动势与电势差的区别R RE,rE,r思考与讨论：闭合电路中电势如何变化？（1）在外电路中：沿电流方向电势降低（降落）。（2）在内电路中：从负极到正极，存在电势“跃升”。电流流过内阻时，沿电流方向电势也降低。3、闭合电路中的电势变化A A B BA AB BC CD Dr rE ER Rs s设电源电动势为E，内阻为r，外电路的用电器都是纯电阻为R，闭合电路的电流为I。思考1、在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？r rE ER RK K内电路内电路外电路外电路E E外外=W=W电电=UIt=I=UIt=I2 2Rt Rt（纯电阻）（纯电阻
5、）思考2、当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？E E内内=Q=Q内内=I=I2 2rt rt思考3、电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功？WW非非=Eq=EIt=Eq=EIt思考4、根据能量守恒定律，以上各能量之间有什么关系？非非思考与讨论：思考与讨论：这个结论称为：闭合电路的欧姆定律这个结论称为：闭合电路的欧姆定律那么：如果外电路是纯电阻电路，即：【结论】【结论】r rE ER RS S内电路内电路外电路外电路二、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律1 1、表述：、表述：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。E EU U外外Ir Ir2
6、2、表达式、表达式:3 3、推导式、推导式:E EU U外外U U内内 E EIRIRIr IrU U外外E EIr Ir（只适用于外电路为纯电阻的闭合回路）（既适用于外电路为纯电阻电路也适用于非纯电阻电路）（只适用于外电路为纯电阻的闭合回路）是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压.是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压.注意：注意：U U内内U U外外E E结论：E=U外+U内E Er rR RS S闭合电路中电势变化情况：bdac二、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律4 4、电动势和路端电压、电动势和路端电压路端电压：外电路两端的电压，也就是闭合电路电源两极的电压。电源接入电路时：由U
7、U端端E EIr Ir，可知，可知U U端端E E。正常工作时，由于内电压的存在，U U端端E E，即电源两极的电压小于 电源电动势。电源没有接入电路时：由U U内内Ir=0Ir=0，可知，可知U U端端=E=E。电源没有接入电路时，电源两极的电压等于电源电动势。三、路端电压与负载的关系三、路端电压与负载的关系2 2、关系式：、关系式：（适用于一切电路）1 1、负载：、负载：电路中的用电器，可以是纯电阻元件，也可以是非纯电阻元件。思考与讨论：外电阻R增大时，电压表示数如何变化？电压表示数变大。电压表示数变大。该图线通常叫做：电源的外部特性曲线(1)图象的函数表达式 横截距表示电源的短路电流图象
8、斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害。纵截距表示电源的电动势E。(2)图象的物理意义U UI IOOE EI I短短 断路断路短路短路3、电源的外部特性曲线（电源的U-I图象）思考1：欧姆表的红、黑表笔，哪一个电势更高，电流方向如何？思考2：欧姆表欧姆调零的本质是什么？欧姆调零后的内阻R是多少？思考3：欧姆表的表盘刻度为什么不均匀，有何特点？思考4：欧姆表的“中值读数”有何特殊意义？四、欧姆表的原理四、欧姆表的原理1、欧姆表的电路图欧姆表内部有电源黑表笔连接电源正极，红表笔连接电源负极。（红负黑正）红表笔连接表头正接线柱，黑表笔连接表头负极。（红正黑负）电流电流“红进红进黑出
9、黑出”E rR1G欧姆调零：欧姆调零的实质：欧姆调零后的内阻：2、欧姆表的内阻Rg 根据闭合电路欧姆调定律：调节R1使表头满偏，使电流为Ig 。E rR1G测电阻原理：接入Rx时，电流：3、欧姆表的表盘刻度特点Rg（每一个Rx都对应着一个特定的Ix，将I 值改标成电阻值，就得到了欧姆表的表盘）Rx当 时，当 时，当 时，表盘刻度：左密右疏，左大右小。Rx=RRx=2RRx=3R4、表盘中值读数的意义当指针指向表盘正中间时，此时Rx=R。即：表盘的中值读数等于欧姆表内阻。选择1倍率时：选择10倍率时：选择100倍率时：R=20R=200R=20005、欧姆表电源老化引起的误差问题电源内阻增大，电动势不变时：测量结果不受影响。电源内阻增大，且电动势减小时：测量结果偏大。由：可知，E 减小，则R减小，比如从20，减小到19，此时当Rx=19，指针即可半偏，示数为20，可见示数偏大。