第十二章電能

能量守恒定律人教版(2019)必修第二冊(cè)12.2閉合電路歐姆定律（第二課時(shí)）外電路中的用電器叫負(fù)載，外電路的電勢(shì)降落叫路端電壓。E、rsR1AVR0負(fù)載U＝E－Ir路端電壓與負(fù)載的關(guān)系由E=U外+U內(nèi)知你知道為什么多個(gè)并聯(lián)的小燈泡的亮度明顯比單獨(dú)一個(gè)小燈泡暗？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”，可知路端總電阻減少。根據(jù)可知，電流增加。再根據(jù)U=E－Ir可知，路端電壓減少，所以變暗。問(wèn)題與思考——呼應(yīng)開(kāi)頭R增大，電流減小，路端電壓增大R減小，電流增大，路端電壓減小U外=IR外=ER外+r?R外=E1+rR外BDCABDCAAB短路(R=0)AB斷路(R→∞I=0)1.外電路斷路時(shí):2.外電路短路時(shí):一般不允許外電路短路。在電源末接入電路的情況下，用電壓表直接測(cè)量電池兩極所得到的數(shù)值，近似等于電源電動(dòng)勢(shì)的大小。兩種特殊電路U＝E－Ir(1)圖像的函數(shù)表達(dá)式②在橫軸上的截距表示電源的短路電流③圖像斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害。①在縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)E。(2)圖像的物理意義UIOEI短θ斷路短路路端電壓U隨電流I變化的圖像r=0電源的外部特性曲線比較圖線1和2，說(shuō)明電源1和電源2電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻大小關(guān)系。思考與討論答案由閉合電路歐姆定律知E＝U＋I(xiàn)r，即U＝E－Ir。當(dāng)I＝0時(shí)U＝E，即U－I圖線中縱軸截距表示電源電動(dòng)勢(shì)，兩電源的電動(dòng)勢(shì)相等。內(nèi)阻r＝

，即U－I圖線的斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，由題圖知內(nèi)阻r1<r2?？偨Y(jié)提升若U－I圖像縱軸的取值不是從0開(kāi)始，縱軸上的截距仍然表示電源的電動(dòng)勢(shì)E，圖線斜率的絕對(duì)值仍然表示電源的內(nèi)阻，但橫軸截距不表示短路電流。返回1.a為電源的U-I圖像，b為外電阻的U-I圖像；2.a的斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻大??；b的斜率表示外電阻的大??；3.a與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)表示電源的電動(dòng)勢(shì)；4.兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)電路的總電流和路端電壓;5.交點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形UMOI的面積表示電源的輸出功率；UOIIm

IEUM（I，U）βαb

aN兩種U-I圖像1.定值電阻的U－I圖像與電源U－I圖像的區(qū)別提煉·總結(jié)項(xiàng)目定值電阻的U－I圖像電源的U－I圖像圖像的形狀

關(guān)系式U＝IRU＝E－Ir項(xiàng)目定值電阻的U－I圖像電源的U－I圖像圖像的物理意義表示導(dǎo)體的性質(zhì)，U與I成正比的前提是電阻R保持不變表示電源的性質(zhì)，電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻保持不變，外電路電阻R變化，才有U和I的變化圖像斜率的物理意義等于定值電阻R的阻值絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻r2.定值電阻的U－I圖像與電源U－I圖像的交點(diǎn)坐標(biāo)的意義：如圖所示，電源和定值電阻的U－I圖線在同一個(gè)坐標(biāo)系中，兩條圖線的交點(diǎn)(1A，3V)的含義是：當(dāng)圖線A所示的外接電阻與圖線B所示的電源連接后，流過(guò)電阻的電流是1A，電阻兩端的電壓為3V；同時(shí)電源的輸出電流是1A，路端電壓為3V。電源的輸出功率P＝UI＝3W，其大小等于圖中兩條虛線與坐標(biāo)軸所圍的面積的數(shù)值。如圖所示，甲圖中定值電阻的阻值為R0，滑動(dòng)變阻器的阻值為R，滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端的過(guò)程中，兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙中的a、b兩直線所示。(電表均為理想電表)(1)電壓表V1、V2的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變化圖像應(yīng)分別為U－I圖像中的哪一條直線？答案電流增大，路端電壓減小，定值電阻R0的分壓增大，V1測(cè)量電阻R0兩端電壓，示數(shù)變化如b直線所示，V2測(cè)量路端電壓，示數(shù)變化如a直線所示。(2)a、b直線的斜率分別表示什么？答案a直線斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻r的大小，b直線的斜率表示電阻R0的大小。(3)R取何值時(shí)，a、b直線相交？答案R＝0時(shí)，U1＝U2，a、b直線相交。1．電源提供的功率：2．電源的輸出功率：3．電源內(nèi)阻上的熱功率：4.供電效率:對(duì)純電阻電路,電源的效率為:rERsIR增大時(shí)電源效率提高閉合電路的功率和效率ORPrPm5.電源最大輸出功率：輸出功率：P出=P-P內(nèi)=IE-I2r=IU外=I2R外（外電阻為純電阻電路）當(dāng)R=r時(shí),電源輸出功率最大,但效率只有百分之五十。電源的最大輸出功率

如圖所示，電路中電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，滑動(dòng)變阻器阻值為R，閉合開(kāi)關(guān)S。(1)當(dāng)滿足什么條件時(shí)，電源的輸出功率P出最大？P出最大值為多少？例1(2)當(dāng)電源的輸出功率最大時(shí)，電源的效率η也是最大嗎？為什么？拓展1如圖所示，電路中E＝4V，r＝2Ω，定值電阻R0＝0.5Ω，滑動(dòng)變阻器阻值R的調(diào)節(jié)范圍為0～10Ω，當(dāng)滑片從最右端滑至最左端過(guò)程中。(1)當(dāng)R＝____，定值電阻R0消耗的功率最大；0(2)當(dāng)R＝________，電源的輸出功率P出最大，最大輸出功率Pm為_(kāi)______。1.5Ω2W(3)當(dāng)R＝________，滑動(dòng)變阻器消耗的功率PR最大，滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率Pm′為_(kāi)_______。2.5Ω1.6W拓展2若拓展1中定值電阻R0＝4Ω，其他條件不變，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從最右端滑至最左端過(guò)程中，當(dāng)R＝____，電源的輸出功率最大，最大輸出功率Pm為_(kāi)_______(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。01.78W總結(jié)提升功率最大值的求解方法1.對(duì)定值電阻來(lái)說(shuō)，通過(guò)其電流最大時(shí)功率也最大。2.電源的輸出功率在外電阻等于內(nèi)阻時(shí)最大，若不能相等，外電阻越接近內(nèi)阻，電源的輸出功率越大。3.如圖，求解滑動(dòng)變阻器阻值R2消耗的最大功率時(shí)，可把定值電阻R1等效為電源內(nèi)阻的一部分，則R2＝R1＋r時(shí)，滑動(dòng)變阻器上消耗的功率最大。返回

電源的電動(dòng)勢(shì)為4.5V，外電阻為4.0Ω時(shí)，路端電壓為4.0V，(1)如果在外電路并聯(lián)一個(gè)6.0Ω的電阻，路端電壓是多少？例1(2)如果把一個(gè)6.0Ω的電阻串聯(lián)在外電路中，路端電壓又是多少？(多選)如圖所示為某一電源的U－I圖像，由圖可知A.電源電動(dòng)勢(shì)為2.0VB.電源內(nèi)阻為C.電源短路時(shí)電流為6.0AD.路端電壓為1.0V時(shí)，電路中電流為5.0A例2√√(多選)用如圖甲所示的電路來(lái)測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的U－I圖像，由圖可知A.電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值是1.4VB.電池內(nèi)阻的測(cè)量值是3.5ΩC.外電路發(fā)生短路時(shí)的電流為0.4AD.電壓表的示數(shù)為1.2V，電流表的

示數(shù)為0.2A例3√√(多選)(2023·寶雞市高二期末)如圖所示，直線Ⅰ、Ⅱ分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流的變化而變化的特性圖線，曲線Ⅲ是一個(gè)小燈泡的U－I圖像。曲線Ⅲ與直線Ⅰ、Ⅱ交點(diǎn)的坐標(biāo)分別為P(5A,3.5V)、Q(6A，5V)。如果把該小燈泡分別與電源1、電源2連接，則下列說(shuō)法正確的是A.電源1與電源2的內(nèi)阻之比是3∶2B.電源1與電源2的電動(dòng)勢(shì)之比是1∶1C.在這兩種