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1、1第4节电源的电动势和内阻_闭合电路欧姆定律 1世界上最早的电池叫伏打电池。2电源是将其他形式的能转化为电势能的装置。3电动势是表征电源将其他形式的能转化为电势能的本领的物理量，其大小等于电源未接入电路时两极间的电势差。4闭合电路欧姆定律的表达式I，此式仅适用于纯电阻电路，其中R和r分别指外电阻和内电阻。5公式EUUUIr适用于任何电路。6几节电动势为E0、内阻为r0的电池串联后总电动势EnE0，总内阻rnr0。一、电源的电动势和内阻1电源将其他形式的能转化为电势能的装置。2电动势(1)大小：数值上等于不接入电路时电源两极间的电势差。(2)符号：E，单位：伏特，用V表示。(3)物理意义：表征电
2、源将其他形式的能转化为电能的本领。(4)几种电池的电动势干电池铅蓄电池硅光电池银锌蓄电池1.5_V2.0 V约0.5 V约1.5 V3电源的内阻电源内部电路的电阻。二、闭合电路欧姆定律1闭合电路组成(1)电路(2)(3)2闭合电路欧姆定律(1)内容：在外电路为纯电阻的闭合电路中，电流的大小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)适用范围：纯电阻电路。(4)一般电路的常用公式及变形：EUUUIr或UEIr。3路端电压与电流的关系UEIr，反映了路端电压随电流的变化关系。用图像表示为如图241所示。图241(1)横轴上的截距表示短路电流。(2)纵轴上的截距表示电动
3、势。(3)斜率的绝对值表示内阻。4纯电阻电路中路端电压与R的关系(1)当外电阻R增大时，电流I减小，内电压Ir减小，路端电压增大。(2)当外电阻R减小时，电流I增大，内电压Ir增大，路端电压减小。(3)外电路断开时，路端电压等于电源电动势。电源两端短路时，R0，此时I叫做短路电流。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。()(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
4、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242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后测的是哪部分两端的电压？图242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。对电动势概念的理解1对电动势的理解电动势的大小由电源
5、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路两端将内阻很大的电压表
6、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，选项D错误。2下面是对电源
7、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确的是()A电源的电动势
8、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(1)I和UE只适用于外电
9、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243所示电路中，电源电动势E12 V，内阻r2 ，R14 ，R26 ，R33 。图243(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？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)若在C、D间连一个理想电流
10、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
11、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244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244解析：选AB由闭合电路欧姆定律有IUEIrErEUIrE根据式可知，I随R的增大单调递减，但不是线性变化，故A正确。将式变形可得UE，利用数学知识可知B正确，D错误。根据式可知，C错误。2如图245所示的电路中，当开关S接a点时，标有“5 V2.5 W”的小灯泡L正常发光，当开关S接b
12、点时，通过电阻R的电流为1 A，这时电阻R两端的电压为4 V。求：图245(1)电阻R的阻值；(2)电源的电动势和内阻。解析：(1)电阻R的阻值为R 4 。(2)当开关接a时，有EU1I1r，又U15 V，I1 A0.5 A。当开关接b时，有EU2I2r，又U24 V，I21 A，联立解得E6 V，r2 。答案：(1)4 (2)6 V2 闭合电路的动态分析问题1闭合电路的动态变化：是指闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡亮暗)发生变化的问题。2闭合电路动态问题分析“五法”(1)程序法分析的具体步骤如下： (2)规律法：“串反并同”所谓“串反并同”规律，指的是在
13、闭合电路中，若电源内阻不为零，则当某一电阻变大(或变小)时，与它串联(或间接串联)的支路上各定值电阻上的电压和电流减小(或增大)，而与它并联(或间接并联)的支路上各定值电阻上的电压和电流均增大(或减小)。(3)极值法对含有可变电阻的电路，当可变电阻的阻值变化导致电路出现动态变化时，可将可变电阻的阻值极端化(零或最大)，然后对电路加以分析从而得出正确结论。(4)特殊值法对于某些双臂环问题，可以采取代入特殊值去判定，从而找出结论。(5)等效电源法所谓等效电源，就是把电路中包含电源的一部分电路视为一个“电源”，比较常见的是将某些定值电阻等效为电源内阻。典例 (多选)如图246所示，电源内阻不可忽略，
14、当滑动变阻器的滑动片向右滑动时，下列说法中正确的是()图246A电流表A1读数变小B电流表A2读数变大C电压表V读数变大D电压表V读数不变解析从图中可得电压表测量路端电压，电流表A1测量电路总电流，电流表A2测量滑动变阻器电流，当滑动变阻器的滑动片向右滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻增大，电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可得路端电压增大，即电压表示数增大，C正确D错误；电路总电流减小，即电流表A1的示数减小，因为定值电阻两端的电压增大，所以通过定值电阻的电流增大，因为电路总电流等于通过定值电阻电流与通过滑动变阻器电流之和，所以通过滑动变阻器的电流减小，即A2读数减小，故A正确B错误。答案AC程序法分析电路动态变化的思路(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化。(2)根据局部电阻的变化，确定电路的外电阻R总如何变化。(3)根据闭合电路欧姆定律I总，确定电路的总电流如何变化。(4)由U内I总r确定电源的内电压如何变化。(5)由U
