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1、电动势和闭合电路的欧姆定律”析疑分析五指山中学 张露【摘要】“电动势和闭合电路的欧姆定律”是高中物理恒定电流这一章非常重要的概 念和定律，虽然学生在初中已经学习了电路的相关知识，比如:电流、电压、电阻，完整电 路的构成，部分电路的欧姆定律（初中叫欧姆定律）等等，但他们学习的是基础，浅层的局 部的，还未涉及到全面、整体的电路分析，至于电路是如何工作的，电源担当什么角色，有 何功能还不得而知，因此需要学生在高中进行全面多层次的学习，而难点就在电源的电动势 和闭合电路的欧姆定律上，如何突破需要老师的精心设计。【关键词】电源 电动势闭合电路欧姆定律 分析 我认为在以下几方面进行分析和突破效果更佳。一、
2、突破对“电源”的再认识在初中已经学习过:一个完整的工作电路包括四个部分，就是电源、用电器（也叫负载）， 以及连接它们的导线和控制作用的电键（开关）；用电器就是消耗电能的，而提供电能的元 器件就是电源，初中有的学生为了记住电源的作用就直接记为“电流的源头”，看起来有些 意思，实际上对电源认识的误解。电源的本质是将其他形式的能转化为电能的装置，只要符 合此条件的装置都可以称之为电源，例如:交直流发电机，化学电池，太阳能电池板它们是 将机械能、化学能、太阳能转化为电能，他们都是电源；一旦将它们接入电路就可以对用电 器供电，由于是闭合电路，电源既是电流的起点也是电流的终点。以正电荷运动为例，从电 源的
3、正极出发经过开关、用电器又回归到电源的负极，至于正电荷如何从负极到电源正极的， 这就是电源内部工作过程，涉及到电源的电动势的问题。二、突破对“功”的再认识 要弄清电源内部工作过程，不得不提“做功”的问题。物理学中的“功”是力的功，是 力在空间上的积累效应，我们还能感受到功的存在；在电源内部是什么力做功将电源负极上 的正电荷拉到电源正极上来呢？它必须克服静电力做功啊！这就是大家常常说的非静电力 （除静电力外的其它力都叫非静电力），而非静电力也是看不见摸不着，无法感受到，更谈 不上非静电力做功了。因此老师必须在此做文章，帮助学生理解非静电力：靠机械做功的交 直流发电机的非静电力是机械力，磁流体发电
4、机的非静电力是磁场力，化学电池中的非静电 力是化学力。这些力做功实现将其他形式的能转化为电能，这就电源内部“功”的再认识。三、对“电动势”的理解 日常生活中大家都发现，不同的电池它所标定的电压值不同，干电池每一节标1.5 伏， 铅蓄电池每节2.0 伏，有的每节12.0 伏，造成不同的原因是电池自身将不同形式的能转化 为电能的本领不一样，为了描述电源将不同形式的能转化为电能的本领不同引入“电动势” 的概念；可以这样对比，将相同电荷量的正电荷从电源的负极移送到电源的正极需要非静电 力做功，非静电力做功多的电源将不同形式的能转化为电能的本领强，对应的电动势就大， 其定义式为E=W/q,其中E为电源的
5、电动势，W为非静电力做功，q为被移送电荷的电量。若 q为单位正电荷，W和E在数值上相等；只是单位不同，电动势E的单位是“伏”与电压单 位相同，然而它们的物理意义完全不同：电动势反映电源本身的特性，与外界无关，与它是 否接入电路也无关，只是当它接入电路时，电动势在数值上等于内外电压之和。或者电动势 在数值上等于电源未接入电路时电源两端电压的值。四、对欧姆定律的再认识 初中学习的欧姆定律研究对象是一部分电路：一个电阻，一段导体，研究这部分导体两端 电压，通过的电流，导体的电阻三者之间的关系，运用控制变量法，通过实验得到的实验定 律（也称部分电路欧姆定律）I=U/R。而闭合电路欧姆定律的研究对象是整
6、个闭合电路（也 称全电路），这个规律可以通过实验总结验证，也可以理论推导，实验过程和方法课本上已 经给出，现在通过理论推导得到闭合电路欧姆定律:对于完整的闭合纯电阻电路，电源电动 势为E,内外电路电阻分别为r和R。从能量守恒角度看：电路能量的提供者是电源,电源在 时间t内提供的电能为W=EIt,内电阻在时间t内消耗的电能全部转变为内能Qr=I2rt,外电 阻在时间t内消耗的能量Q=I2Rt,由能量守恒定律，W=Qr+Q有Elt=l2rt+DRt,消去ItRR ，得E=Ir+IR,推导出I=E/r+R，定律的形式与部分电路欧姆定律相同，只是U变为E,电阻变 成了 R+r，定律的适用条件也是纯电阻电路。这就是这两个定律的异同点，我们要有一个全 面的认识。五、对电路分析的再认识 由于实际工作的电路是闭合电路，因此闭合电路欧姆定律在现实生活中应用价值更大， 当然涉及到部分电路时，部分电路欧姆定律仍可使用，更多情况是两者交叉使用，实现从整 体到局部，从局部到整体；从电流到电压，也可从电压到电流的分析，多角度，多层次全方 位分析，实现对电路的再认识。
