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1、第三节 研究闭合电路1.电源的电动势数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压。2闭合电路欧姆定律I3电源电动势E 等于U外和U内之和，即EU外 IRIr。4路端电压随外电阻的增大而增大。电源电动势和内阻不随外电阻的变化而变化。5在电源的UI图像中，图线与纵轴的交点即为电源的电动势，与横轴的交点是短路电流，直线的斜率即为电源的内阻。一、电动势闭合电路的欧姆定律1电动势(1)电源外部的电路叫做外电路，外电路上的电阻称为外电阻。电源内部的电路叫做内电路，内电路上的电阻即电源的电阻称为内电阻。(2)电源的电动势数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压。(3)电动势的单位与电压的单位相同，也是伏特。
2、2闭合电路的欧姆定律(1)内容：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。(2)公式：I。(3)电源的电动势E等于U外和U内之和，即EU内U外。二、路端电压跟负载的关系1路端电压跟负载的关系式：UEIr，而I。图2312当外电阻增大时，电路中的电流减小，路端电压增大。当外电阻减小时，电路中的电流增大，路端电压减小。3路端电压U与电流I的关系图像如图231所示，可知(1)图线是一条向下倾斜的直线。(2)路端电压U随着电流I的增大而减小。三、测量电源的电动势和内阻1实验目的(1)知道测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步理解电源路端电压随电流变化的关系。(2)学会根据图像
3、合理外推进行数据处理的方法。(3)尝试进行电源电动势和内电阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的办法。2实验原理实验的电路如图232所示，实验原理是闭合电路的欧姆定律。图2323实验器材待测电池一节，电流表(00.6 A)、电压表(03 V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干。4实验步骤(1)确定电流表、电压表的量程，按原理图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。(2)闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数。(3)同样的方法，依次记录多组U、I值。(4)断开开关S，拆除电路。(5)以U
4、为纵轴，I 为横轴，将记录的电压、电流值标在坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻。5数据处理为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法：(1)公式法利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示：实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U/VU1U2U3U4U5U6分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值E，r作为测量结果。(2)图像法把测出的多组U、I 值，在UI 图中描点画图像，使UI 图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图233所示，由UEI
5、r 可知：图233纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流Im。直线斜率的绝对值等于电源的内阻r。6误差分析(1)偶然误差主要来源于电压表和电流表的读数以及作UI 图像时描点不准确。(2)系统误差主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些。U 越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在UI 坐标系中表示出来，如图234所示，可见E测E真，r测r真。图2347注意事项(1)为了使路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用旧的干电池。(2)电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E 会明显下降，内阻r会明
6、显增大，故长时间放电不宜超过0.3 A，短时间放电不宜超过 0.5 A。因此，实验中不要将I 调得过大，读电表示数要快，每次读完后应立即断电。(3)选用内阻适当大一些的电压表。(4)电压表、电流表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些，以减小读数时的相对误差。(5)当路端电压变化不是很明显时，作图像时，纵轴单位可以取得小一些，且纵轴起点可以不从零开始。(6)画UI 图像时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均衡分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。1自主思考判一判(1)在电源内部，电荷移动过程中，电场力做负功，电荷的电势能增加。(
7、)(2)电动势相同的电池，内阻也一定相同。()(3)电源的电动势越大，电源将其他形式的能转化为电能的本领越大。()(4)闭合电路的欧姆定律对含有电动机的电路也适用。()(5)电压表直接接在电源两端时测量的是内电压，电压表的示数小于电动势。()(6)外电阻变化可以引起内电压的变化，从而引起内电阻的变化。()2合作探究议一议(1)电动势和电势差的物理意义有何不同？提示：电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，它是电源的特征量。电势差是反映电势能转化为其他形式能的本领的物理量，它表示电场的性质。(2)在如图235所示的电路中，开关S闭合前与闭合后电压表的读数有变化吗？电压表在开关闭合前
8、后测的是哪部分两端的电压？图235提示：开关闭合前与闭合后电压表的读数会发生变化，示数比原来小。当开关断开时，电压表测的是电源的电动势，但是当开关闭合时，电压表测的是R两端的电压。(3)在实验课上，小红同学用电压表去测量1节新干电池的电动势约为1.5 V,1节旧电池的电动势约为1.45 V，现在她把这样的两节旧电池串联后接在一个标有“3 V2 W”的小灯泡两端，结果发现小灯泡不发光，检查电路的连接，各处均无故障。电池虽然旧了，但电动势并没有减小多少，那么小灯泡为什么不亮呢？提示：电池变旧后，电动势并不明显减小，但内阻明显变大，因而使电路中的电流很小，导致小灯泡不亮。对电动势概念的理解1对电动势
9、的理解电动势的大小由电源自身的特性决定，与电源的体积无关，与外电路无关。不同电源的电动势一般不同。2电源电动势与电势差的区别和联系电势差电动势意义表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领大小表示非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领大小定义UAB，数值上等于将单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功E，数值上等于将单位电荷量的正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功单位伏特(V)伏特(V)正负含义电流流过电阻，电势降落，沿电流方向为正，逆电流方向为负一般地，在中学E取正值，不讨论负电动势问题决定因素由电源及导体的电阻和连接方式决定仅由电源本身决定测量方法将电压表并联在被测电
10、路两端将内阻很大的电压表并联于电源两端，且外电路断开3电池的串联n个完全相同的电池串联时，总电动势：E总nE，总内阻：r总nr。1关于电源电动势，下列说法正确的是()A电源两极间的电压一定等于电源电动势B电源在没有接入电路时两极间电压等于电源电动势C所有电源的电动势都是相同的D2号电池比5号电池的电动势大解析：选B电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，即使当电源接入电路时，电动势也不变，因为电动势是描述电源将其他形式的能转化为电能的本领，故A错误、B正确；不同电源的电动势可能不相同，如干电池的电动势为1.5 V，铅蓄电池的电动势为2 V，选项C错误；2号电池与5号电池的电动势相同，选
11、项D错误。2下面是对电源电动势概念的认识，你认为正确的是()A同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化B1号干电池比7号干电池大，但电动势相同C电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势就越大D电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同解析：选B电动势的大小由非静电力性质决定，与外电路及电池体积无关，故A错，B对；电动势在数值上等于搬运1 C电荷量把其他形式的能转化为电能的数值，C选项由于没确定多少电荷量，所以不对；电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，而电压是电势差的大小，D错。3下列有关电动势的说法正
12、确的是()A电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比B电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是电源两极间的电压C非静电力做功越多，电动势就越大DEW/q只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源内非静电力的特性决定解析：选DEW/q是电动势的定义式而非决定式，不能说电动势和W成正比，和q成反比，故A错误；虽然电动势的单位跟电压的单位一致，但电动势是和非静电力做功对应的物理量，而电压是和静电力做功对应的物理量，故B错误；非静电力做功还和移动的电荷量有关，故选项C错误；由电动势的定义可知D选项正确。闭合电路欧姆定律的理解及应用闭合电路中的几个关系式关系说明EUU内(
13、1)I和UE只适用于外电路为纯电阻的闭合电路(2)由于电源的电动势E和内电阻r不受R变化的影响，从I不难看出，随着R的增加，电路中电流I减小(3)UEIr既适用于外电路为纯电阻的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路IUEIr(U、I间关系)UE(U、R间关系)典例如图236所示电路中，电源电动势E12 V，内阻r2 ，R14 ，R26 ，R33 。(1)若在C、D间连一个理想电压表，其读数是多少？(2)若在C、D间连一个理想电流表，其读数是多少？图236思路点拨 解析(1)若在C、D间连一个理想电压表，根据闭合电路欧姆定律，有I1 A1 A。理想电压表读数为UVI1R26 V。(2)若
14、在C、D间连一个理想电流表，这时电阻R2与R3并联，并联电阻大小R23 2 根据闭合电路欧姆定律，有I2 A1.5 A。理想电流表读数为II21.5 A1 A。答案(1)6 V(2)1 A解决闭合电路问题的一般步骤(1)认清电路中各元件的连接关系，画出等效电路图。(2)根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流。(3)求总电流I：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路的欧姆定律直接求出，若内、外电路上有多个未知电阻，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I；当以上方法都行不通时，可以应用联立方程求出I。(4)当外电路含有非纯电阻元件时(如电动机、电解槽等)，不能应用闭合电路的欧姆定律求解干路电流，也不能应用部分电路欧姆定律求解该部分的电流，若需要时只能根据串、并联的特点或能量守恒定律计算得到。 1. (多选)在如图237所示电路中，电源电动势E和内阻r均为定值，当外电路电阻R发生变化时，回路电流I、路端电压U、内电压U都将随之发生变化。下列图像能正确表示其变化规律的是()图237解析：选AB由闭合电路欧姆定律有IUE
