閉合電路的歐姆定律

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識(shí)與技能

1．借助實(shí)驗(yàn)，知道閉合電路歐姆定律。

2．能利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

3．知道閉合電路中各點(diǎn)的電勢(shì)高低，加深對(duì)于電動(dòng)勢(shì)及回路中能量轉(zhuǎn)化的理解。

二、過(guò)程與方法

1．懂得使用電壓傳感器，學(xué)會(huì)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)的一種方法。

2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納、總結(jié)的科學(xué)研究方法。

三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

1．了解電池的結(jié)構(gòu)，感悟物理貼近生活、聯(lián)系實(shí)際。

2．結(jié)合實(shí)驗(yàn)和探索過(guò)程，學(xué)會(huì)觀察、勤于思考，體會(huì)科學(xué)研究方法，提高科學(xué)素

養(yǎng)。

【教學(xué)重點(diǎn)】

1．推導(dǎo)閉合電路歐姆定律，應(yīng)用定律進(jìn)行有關(guān)討論。

2．路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。

【教學(xué)難點(diǎn)】

路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。

【教學(xué)過(guò)程】

一、復(fù)習(xí)提問(wèn)、新課導(dǎo)入

1.教師：（演示實(shí)驗(yàn)）為什么多接幾個(gè)小燈泡之后，會(huì)比之前要暗？

2.介紹閉合電路的組成和內(nèi)電壓、外電壓的含義。

由導(dǎo)線、電源、用電器連成的電路叫做閉合電路。用電器和導(dǎo)線組成外電路，電源

內(nèi)部是內(nèi)電路。

2.提出問(wèn)題：E、U、U’、R、r和I這些物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系是怎樣的？

二、新課教學(xué)

（一）電動(dòng)勢(shì)

1.電源：

（1）保持兩極間有電壓。

（2）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.電動(dòng)勢(shì)：電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓。

（1）非靜電力做的功與所移動(dòng)的電荷量之比來(lái)表示電源的這種特性，叫做電動(dòng)勢(shì)。

用字母表示。

?

?

?=

（2）單位：V?

（3）電動(dòng)勢(shì)與外電路無(wú)關(guān)，由電源本身特性決定的。

（4）電動(dòng)勢(shì)的實(shí)質(zhì)：表征電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。

（二）閉合電路歐姆定律及其能量分析

1.內(nèi)電路和外電路

（1）內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路，叫內(nèi)電路。如發(fā)電機(jī)的線圈、電池內(nèi)的溶液等。

（2）外電路：電源外部的電路，叫外電路。包括用電器、導(dǎo)線等。

2.內(nèi)電阻和外電阻

（1）內(nèi)電阻：內(nèi)電路的電阻，通常稱為電源的內(nèi)阻。

（2）外電阻：外電路的總電阻。

3.電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)、外電路中的電勢(shì)降落關(guān)系

【實(shí)驗(yàn)探究】

【理論分析】

設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為，與一個(gè)負(fù)載連成閉合電路，負(fù)載兩端電壓為，電路

中電流為，通電時(shí)間?為：??

??

根據(jù)能量守恒定律，有非外內(nèi)

+?=?+?

即：2

∴???=??外????內(nèi)∴?=?+??

4.閉合?電=路?歐+姆?定律

（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，這個(gè)結(jié)論叫做閉合電路的歐姆定律。

E

（2）公式：I＝

R＋r

（3）適用條件：外電路是純電阻的電路。

（三）路端電路與負(fù)載的關(guān)系

路端電壓：外電路的電勢(shì)降落，也就是外電路兩端的電壓，通常叫做路端電壓。

1.路端電路與電壓的關(guān)系

【實(shí)驗(yàn)探究】

對(duì)某一給定的閉合電路來(lái)說(shuō)，電流、路端電壓、內(nèi)電壓隨外電阻的改變而改變，變

化情況如下：

變化情況

??↑?→∞?↓?→0

?

?=

?+?

內(nèi)

?=??

端內(nèi)

當(dāng)外電阻?增大=時(shí)??，?電流減小，路端電壓增大；當(dāng)外電阻減小時(shí)，電流增大，路端電

壓減小。

定性分析

E

R↑→I(＝)↓→Ir↓→U(＝E－Ir)↑

R＋r

E

R↓→I(＝)↑→Ir↑→U(＝E－Ir)↓

R＋r

①當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，

，，內(nèi)，外，

此?→為直∞接?測(cè)=量0電源?電=動(dòng)0勢(shì)的?依據(jù)=。?

②當(dāng)電源兩端短路時(shí)，

＝，，內(nèi)。

由?于0r很?=小?，?電路?中=電0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。）

2.路端電路與電流的關(guān)系

路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像是一條向下傾斜的直線。U—I圖像如圖所示。

①在縱軸上的截距表示電源電動(dòng)勢(shì)

②在橫軸上的截距表示電源短路電?流?

③圖象斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻

（內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害）

3.閉合電路中的功率

（1）閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化qE＝qU外＋qU內(nèi)

在某段時(shí)間內(nèi)，電能提供的電能等于內(nèi)、外電路消耗的電能的總和。

電源的電動(dòng)勢(shì)又可理解為在電源內(nèi)部移送1C電量時(shí)，電源提供的電能。

（2）閉合電路中的功率

EI＝U外I＋U內(nèi)I

EI＝I2R＋I(xiàn)2r

說(shuō)明了電源提供的電能只有一部分消耗在外電路上，轉(zhuǎn)化為其他形式的能，另一部

分消耗在內(nèi)阻上，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

（3）電源提供的電功率

電源提供的電功率，又稱之為電源的總功率。

＝＝

2

?

???

R↑→P↓，R→∞時(shí)，P＝0?+?

，時(shí)，

R↓→P↑R→02

?

??

（4）外電路消耗的電?功=率

外電路上消耗的電功率，又稱之為電源的輸出功率。

P＝U外I

定性分析

E

I＝

R＋r

RE

U外＝E－Ir＝

R＋r

從這兩個(gè)式子可知，R很大或R很小時(shí)，電源的輸出功率均不是最大。

定量分析

＝

22

????

???=2=2

(?+?)(?+?)

+4?

所以，當(dāng)＝時(shí)，電源的輸出功率為最大，?＝。

Rr2

?

圖像表述：?4?

從P－R圖像中可知，當(dāng)電源的輸出功率小于最大輸出功率時(shí)，對(duì)應(yīng)有兩個(gè)外電阻

R1．R2時(shí)電源的輸出功率相等?？梢宰C明，R1．R2和r必須滿足：。

（5）內(nèi)電路消耗的電功率r=?1?2

內(nèi)電路消耗的電功率是指電源內(nèi)電阻發(fā)熱的功率。

內(nèi)＝內(nèi)＝

PUI2

??

2

(?+?)

R↑→P內(nèi)↓，R↓→P內(nèi)↑。

（6）電源的效率

電源的輸出功率與總功率的比值。

P外R

η＝＝

PR＋r

當(dāng)外電阻R越大時(shí)，電源的效率越高。當(dāng)電源的輸出功率最大時(shí)，η＝50%。

三、當(dāng)堂檢測(cè)

【題1】關(guān)于電動(dòng)勢(shì)下列說(shuō)法中正確的是（）

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)部把正電荷從負(fù)極向正極移動(dòng)，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)極移到正極，移送電荷量越

多

【題2】如圖所示的電路中，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表和電流表

（均為理想電表）的示數(shù)各為1.6V和0.4A。當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，它們

的示數(shù)各改變0.1V和0.1A，求電源的電動(dòng)勢(shì)。

【題3】如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為E

和r，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S，向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，下列說(shuō)法

正確的是（）

A.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大

B.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變