第十二章

電能能量守恒定律第2節(jié)閉合電路的歐姆定律1.知道電源是通過(guò)非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，理解電動(dòng)勢(shì)的定義和定義式。2.能從能量的轉(zhuǎn)化和守恒的角度推導(dǎo)閉合電路的歐姆定律。3.理解內(nèi)、外電壓，理解閉合電路的歐姆定律。4.會(huì)用閉合電路的歐姆定律分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系，會(huì)進(jìn)行相關(guān)的電路分析和計(jì)算。如圖所示的小燈泡規(guī)格都相同，兩個(gè)電路中的電池也相同。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)多個(gè)并聯(lián)的小燈泡的亮度明顯比單獨(dú)一個(gè)小燈泡暗。如何解釋這一現(xiàn)象呢？②內(nèi)電路：①外電路：閉合電路：由導(dǎo)線、電源、用電器連成的電路叫做閉合電路。電源內(nèi)部是內(nèi)電路。ERS用電器和導(dǎo)線組成外電路。外電路內(nèi)電路01閉合電路③在電源內(nèi)部，正電荷受到靜電力方向？②在電源內(nèi)部，電場(chǎng)方向如何？①在外電路中，正電荷將怎樣移動(dòng)？思考1：電源是怎樣把負(fù)極的正電荷經(jīng)過(guò)電源內(nèi)部不斷地搬運(yùn)至正極？++++電源____++++++正極負(fù)極④在電源內(nèi)部，正電荷將怎樣移動(dòng)？⑤什么力來(lái)克服靜電力做功？從正極到負(fù)極從正極指向負(fù)極從正極指向負(fù)極從負(fù)極到正極非靜電力+02電動(dòng)勢(shì)思考2：電源內(nèi)部的非靜電力是由什么提供的？化學(xué)電池電勢(shì)能化學(xué)能非靜電力化學(xué)作用發(fā)電機(jī)電勢(shì)能機(jī)械能非靜電力電磁作用1.電源：(1)定義：通過(guò)非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。(2)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系：電源內(nèi)部，非靜電力做正功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能；電源外部，靜電力做正功，把電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。思考3：不同電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的本領(lǐng)相同嗎?不同的抽水機(jī)，抽水的本領(lǐng)（舉起高度）不同，使單位質(zhì)量的水所增加的重力勢(shì)能不同。不同的電源，非靜電力做功的本領(lǐng)不同使單位正電荷所增加的電勢(shì)能不同。2.電動(dòng)勢(shì)：(1)物理意義：反應(yīng)電源非靜電力做功的本領(lǐng)大小。(2)定義：非靜電力所做的功與所移動(dòng)的電荷量之比叫做電動(dòng)勢(shì)。(3)公式：

電動(dòng)勢(shì)非靜電力做的功（J）移動(dòng)的電荷量（C）比值定義式(4)單位：伏特符號(hào)：V標(biāo)量，只有大小，沒(méi)有方向。由電源本身特性決定的，與外電路無(wú)關(guān)，與電源體積無(wú)關(guān)。

W表示電源內(nèi)部非靜電力做功。W表示電源外部電場(chǎng)力做的功。E

反映的是電源的特性U

反映的是電場(chǎng)的特性注意：電動(dòng)勢(shì)與電壓有本質(zhì)上的區(qū)別，不能認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)就是電壓。電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)，電源兩極的電壓。(5)公式的理解：電動(dòng)勢(shì)與電壓的區(qū)別與聯(lián)系

部分電路的歐姆定律：適用于純電阻電路

在內(nèi)電路中，電流方向?yàn)樨?fù)極流向正極，沿電流方向電勢(shì)升中有降。在外電路中，電流方向由正極流向負(fù)極，沿電流方向電勢(shì)逐漸降低。BACDII++++內(nèi)電路____++++++正極負(fù)極+外電路

03閉合電路歐姆定律及其能量分析A為電源正極，B為電源負(fù)極。設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E

，電源內(nèi)阻為r，外電路電阻為R，閉合電路的電流為I。電流做功其它形式的能化學(xué)能電能非靜電力做功

根據(jù)能量守恒定律，有

即：

1.內(nèi)容：閉合電路中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：

適用于純電阻電路外電路的電阻電源的電動(dòng)勢(shì)電源的內(nèi)阻閉合電路的電流

適用于任何電路電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路電勢(shì)降落之和。03閉合電路歐姆定律及其能量分析表達(dá)式物理意義適用條件電流與電源電動(dòng)勢(shì)成正比，與電路總電阻成反比純電阻電路E＝I(R＋r)

①E＝U外＋I(xiàn)r

②E＝U外＋U內(nèi)

③電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電路中內(nèi)、外電壓之和①式適用于純電阻電路；②、③式普遍適用EIt＝I2Rt＋I(xiàn)2rt④W＝W外＋W內(nèi)

⑤電源提供的總能量等于內(nèi)、外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和④式適用于純電阻電路；⑤式普遍適用知識(shí)點(diǎn)三：路端電壓與負(fù)載的關(guān)系E、rsR1AVR0負(fù)載把外電路中的用電器叫做負(fù)載，把外電路的電勢(shì)降落叫做路端電壓。U=E－Ir對(duì)于確定的電源來(lái)說(shuō)，電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r是一定的,通過(guò)電流I的變化，來(lái)判斷U的變化。根據(jù)閉合電路的歐姆定E=U外+U內(nèi)，若將U外記為路端電壓U，考慮到有U內(nèi)=Ir，則R增大

I減小U=E－IrU增大R減小

I增大U=E－IrU減小結(jié)論：路端電壓隨外電阻的增大而增大，隨外電阻的減小而減小。理論分析：思考：為什么多個(gè)并聯(lián)的小燈泡的亮度明顯比單獨(dú)一個(gè)小燈泡暗？回顧導(dǎo)入的問(wèn)題電路中電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r是一定的，根據(jù)“越并越小”，路端總電阻減少。

再根據(jù)U=E－Ir可知，路端電壓減少，所以變暗。U=E-Ir表示的是U和I這兩個(gè)變量之間的函數(shù)關(guān)系。把它改寫為U=-Ir+E然后和一次函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式：y=kx＋b對(duì)比就能知道它的U-I圖像是一條直線。根據(jù)U-I圖像，當(dāng)外電路斷開時(shí)，路端電壓是多少?當(dāng)電源兩端短路時(shí)，電流會(huì)是無(wú)窮大嗎?思考與討論（P86）兩式對(duì)比可得一次函數(shù)的斜率k等于電源內(nèi)阻的負(fù)值，即k=-r,內(nèi)阻越大，圖像傾斜程度越大。而縱軸截距b等于電源電動(dòng)勢(shì)E,即b=E,電源電動(dòng)勢(shì)越大，縱軸截距越大。由圖像得外電路斷開時(shí)，即I=0,此時(shí)U=E,即路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。電源兩端短路時(shí)，即外電阻為0,則U=0,此時(shí)電流有最大值，但不是無(wú)窮大。1.斷路E、rAV當(dāng)外電路斷開時(shí)，電流I為0，Ir也為0，由U=E-Ir可知，U=E。斷路時(shí)的路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)2.電源短路E、rAV

危險(xiǎn)！由于r很小，電路中電流很大，容易燒壞電源。絕對(duì)不允許將電源兩端用導(dǎo)線直接連接在一起。1.（多選）關(guān)于電動(dòng)勢(shì)，下列說(shuō)法正確的是（）A、在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極，非靜電力做功，電能增加B、對(duì)于給定的電源，移動(dòng)正電荷，非靜電力做功越多，電動(dòng)勢(shì)就越大C、電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部從負(fù)極向正極移送單位電荷量做功越多D、電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移送到正極的電荷量越多AC2.兩個(gè)電源的U－I圖像如圖所示，從圖像中可以看出()A.電池a的電動(dòng)勢(shì)較大，內(nèi)電阻較大B.電池a的電動(dòng)勢(shì)較小，內(nèi)電阻較小C.電池b的電動(dòng)勢(shì)較小，內(nèi)電阻較大D.電池b的電動(dòng)勢(shì)較大，內(nèi)電阻較小A3.小明家的太陽(yáng)能電池，因戶外使用時(shí)間較久，廠家標(biāo)記的參數(shù)已模糊不清。為了了解相關(guān)參數(shù)，小明測(cè)量了此電池不接負(fù)載時(shí)兩極間電壓為24.0V，接上10.0Ω的電阻時(shí)兩極間電壓為20.0V。則此電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為(

)A.24.0V和2.0ΩB.20.0V和2.0Ω

C.24.0V和10.0Ω

D.20.0V和10.0ΩA4.如圖所示的電路中，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表和電流表（理想電表）的讀數(shù)分別為1.6V和0.4A，當(dāng)S斷開時(shí)，它們的示數(shù)變?yōu)?.7V和0.3A，電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻各為多少？解析：當(dāng)S閉合時(shí)，R