第十二章電能能量守恒定律閉合電路的歐姆定律(一)學(xué)習(xí)目標(biāo)1理解電動(dòng)勢(shì)的概念。2了解外電路、內(nèi)電路，知道電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路電勢(shì)降落之和。3理解閉合電路歐姆定律的內(nèi)容，掌握其表達(dá)式。重點(diǎn)重難點(diǎn)電動(dòng)勢(shì)外電路內(nèi)電路內(nèi)電路SR+-RS+-rE內(nèi)電路中的電阻叫內(nèi)電阻，簡(jiǎn)稱內(nèi)阻。由導(dǎo)線、電源和用電器連成的電路叫作閉合電路。閉合電路包括外電路和內(nèi)電路。如圖所示，在外電路中，正電荷由電源正極流向負(fù)極。電源之所以能維持外電路中穩(wěn)定的電流，是因?yàn)樗心芰Π褋淼截?fù)極的正電荷經(jīng)過電源內(nèi)部不斷地搬運(yùn)到正極．那么，電源的這種能力是怎么來的呢？rERS抽水機(jī)增加水的重力勢(shì)能電源增加電荷的電勢(shì)能水泵抽水靠的是非重力電源移動(dòng)電荷靠的是非靜電力F從能量轉(zhuǎn)化角度來看，電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能的裝置。電源把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極的力。++++電源____+++++++正極負(fù)極F干電池發(fā)電機(jī)在發(fā)電機(jī)中，非靜電力是電磁作用，它使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。在干電池中，非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。電動(dòng)勢(shì)(1)定義：在電源內(nèi)部，非靜電力所做的功W與被移動(dòng)的電荷量q的比值叫電源的電動(dòng)勢(shì)。(2)定義式：E＝

。(3)單位：

伏特(V)，1V＝1J/C。(4)物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小。(5)電動(dòng)勢(shì)由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積無關(guān)，跟外電路也無關(guān)。1.日常生活中我們經(jīng)常接觸到各種各樣的電源，如圖所示的干電池、手機(jī)電池，它們有的標(biāo)有“1.5V”字樣，有的標(biāo)有“3.7V”字樣。非靜電力做功：W非＝q1U1＝7.5J，電勢(shì)能增加了7.5J；非靜電力做功：W非′＝q2U2＝7.4J，電勢(shì)能增加了7.4J；標(biāo)有“1.5V”干電池標(biāo)有“3.7V”手機(jī)電池(1)如果把5C的正電荷從1.5V干電池的負(fù)極移到正極，該電荷的電勢(shì)能增加了多少？非靜電力做了多少功？如果把2C的正電荷從3.7V的手機(jī)電池的負(fù)極移到正極呢？(2)是不是非靜電力做功越多，電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)就越大？如何描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)？不是。非靜電力對(duì)電荷做功多少與電荷的電荷量有關(guān)。若把帶相同電荷量的正電荷從電源的負(fù)極移到正極，做功越多，電荷獲得的電勢(shì)能越多，表明電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)就越大?？梢杂梅庆o電力做的功與電荷量的比值來反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。(1)電源是通過靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。(

)(3)一節(jié)1.5V的5號(hào)干電池和一節(jié)1.5V的7號(hào)干電池把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)一樣大。(

)×√√(5)電動(dòng)勢(shì)跟電源的體積無關(guān)，外電路變化時(shí)，電動(dòng)勢(shì)也變化。(

)×√導(dǎo)練1.(2022·河北石家莊辛集二中高二月考)在炎熱的夏天我們可以經(jīng)?？吹剑械男∨笥训奶?yáng)帽前有一個(gè)小風(fēng)扇(如圖所示)，該小風(fēng)扇與一小型的太陽(yáng)能電池板相接，對(duì)其供電。經(jīng)測(cè)量該電池的電動(dòng)勢(shì)為E＝0.6V，關(guān)于該電池的描述正確的是A.單位時(shí)間內(nèi)可把0.6J的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能B.通過1C的電荷量該電池能把0.6J的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能C.該電池把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比一節(jié)1.5V的7號(hào)電池的本

領(lǐng)大得多D.把該電池接入閉合電路后，電動(dòng)勢(shì)減小√電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷從電源內(nèi)部的負(fù)極移到正極所做的功，故通過1C的電荷量該電池能把0.6J的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，A錯(cuò)誤，B正確；電動(dòng)勢(shì)越大，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大，一節(jié)7號(hào)電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V，因此該電池把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比一節(jié)7號(hào)電池的本領(lǐng)小，C錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)的大小為定值，與該電池是否接入電路無關(guān)，D錯(cuò)誤。閉合電路歐姆定律及其能量分析在內(nèi)電路中RSrEEU內(nèi)U外閉合電路電勢(shì)變化情況EU內(nèi)U外(1)非靜電力做功使自由電荷電勢(shì)升高電動(dòng)勢(shì)E；(2)存在內(nèi)阻，沿著電流方向電勢(shì)降低U內(nèi)。在外電路中，存在外阻R，沿電流方向電勢(shì)降低U外.對(duì)于閉合電路來說，內(nèi)外電路都會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)降低，電勢(shì)能減少。那么，電流I跟電源的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r、外電阻R之間會(huì)有怎樣的關(guān)系呢？1.閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化(1)時(shí)間t內(nèi)電源輸出的電能(等于非靜電力做功的大小)為W＝Eq＝EIt。(2)在時(shí)間t內(nèi)，外電路轉(zhuǎn)化的內(nèi)能為Q外＝I2Rt。內(nèi)電路轉(zhuǎn)化的內(nèi)能為Q內(nèi)＝I2rt。(3)根據(jù)能量守恒定律，非靜電力做的功W＝Q外＋Q內(nèi)，即EIt＝I2Rt＋I(xiàn)2rt，E＝IR＋I(xiàn)r，進(jìn)一步得：I＝

。（1）內(nèi)容：內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。（2）公式：②

E=U外+U內(nèi)

2.閉合電路的歐姆定律電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路電勢(shì)降落之和.③

E＝IR＋I(xiàn)r④U外=E-Ir外電路兩端的電壓叫做路端電壓2.(多選)如圖所示，當(dāng)可變電阻R＝2Ω時(shí)，理想電壓表的示數(shù)U＝4V，已知電源的電動(dòng)勢(shì)E＝6V，則A.此時(shí)理想電流表的示數(shù)是2AB.此時(shí)理想電流表的示數(shù)是3AC.電源的內(nèi)阻是1ΩD.電源的內(nèi)阻是2Ω√√由題圖可知電壓表測(cè)量的是外電路電壓，電流表測(cè)量的是通過可變電阻R的電流，由U＝IR，得I＝2A，再由閉合電路歐姆定律有E＝U＋I(xiàn)r，將I＝2A、U＝4V、E＝6V代入可得r＝1Ω，故選項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤。3.(2023·常德一中月考)某同學(xué)利用如圖所示的電路來探究閉合電路中總電流與電源電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系，其中定值電阻R1＝10Ω、R2＝8Ω，電源的內(nèi)阻r＝2Ω。當(dāng)單刀雙擲開關(guān)接1時(shí)電流表的示數(shù)為I1＝0.2A；則當(dāng)單刀雙擲開關(guān)接2時(shí)，電流表的示數(shù)I2為A.0.24A B.0.2AC.0.18A D.0.3A√4.(2022·廣東廣州執(zhí)信中學(xué)高二上月考)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝3V，小燈泡L的規(guī)格為“2V,0.4W”，開關(guān)S接1，當(dāng)滑動(dòng)變阻器調(diào)到R＝4Ω時(shí)，小燈泡L正常發(fā)光，現(xiàn)將開關(guān)S接2，小燈泡L和電動(dòng)機(jī)M均正常工作，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻RM＝1Ω。求：(1)電源內(nèi)阻r的值；答案1Ω開關(guān)S接1時(shí)，根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝UL＋I(xiàn)L(r＋R)，ILUL＝PL，代入數(shù)據(jù)解得r＝1Ω。(2)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率。答案0.12W開關(guān)S接2時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律有I＝IL＝IM，根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝UL＋UM＋I(xiàn)r，解得UM＝0.8V，電動(dòng)機(jī)的輸入功率為P＝UMI＝0.8×0.2W＝0.