第2节闭合电路的欧姆定律

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1、第2节 闭合电路的欧姆定律核心素养物理观念科学思维科学探究1知道什么是电源，了解 电路中静电力和非静电力 做功与能量转化的关系。2.知道电动势的定义式。3了解电源的内阻。4了解内电路、外电路, 知道电动势与内、外电压 的关系。5.掌握闭合电路欧姆疋律 并会进行有关计算。1. 通过类比的方法使学生加 深对电源及电动势概念的理 解，会用电动势的定义式进 行简单计算。2. 会用闭合电路欧姆定律分 析路端电压与负载的关系， 培养逻辑思维能力。3. 会从公式和图像两个角度 分析路端电压U与电流1的 关系，培养用图像法表述和 分析图像问题的能力。收集信息，了 解各种型号的 电源、电池， 知道同一种类 的电

2、池电动势 相同，但内阻 和容量不同。I课前学习Il II 粧匀基砧知识|时|知识点一电动势观图助学如图甲所示，水池A、B的水面有一定的高度差，若在 A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动， A、B之间的高度差很快消失。在这个过程中，水管中只有一个短暂水流。怎样才能保持 A、B之间稳定的高度差，在A、B之间形成持续的水流呢?如图乙所示，电源在电路中的作用相当于抽水机的作用，它能不断地将流到负极的正电荷搬运到正极，从而保持正、负极间有稳定的电势差，维持电路中有持续的电流。电源是通过什么力做功实现这个功能的?甲1. 电源定义：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。能量转化：

3、在电源内部，非静电力做正功，其他形式的能转化为电势能亠 电源外部，静电力做正功，电势能转化为其他形式的能。2电动势(1) 物理意义：反映电源非静电力做功的本领的大小。大小：在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所 做的功。即E = W。q(3) 单位：伏特(V)。(4) 大小的决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟夕卜 电路也无关。(5) 常用电池的电动势干电池铅蓄电池锂电池锌汞电池1.5 V2 V3 V 或 3.6 V1.2 V3.内阻：电源内部导体的电阻。4容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：A -h或mAho思考判断(1) 在电源内部，正

4、电荷向正极移动过程中，静电力做负功，电荷电势能增加。(V) 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。(x)(3)E= W只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源中非静电力的特性决定。(V)容量越大的电池，储存的化学能越多。(X )知识点二闭合电路欧姆定律及其能量分析观图助学手电筒中的电池用久了，虽然电动势没减少多少，但小灯泡却不怎么亮了(1) 电源电动势几乎不变，其内阻变化明显吗?(2) 电路中电流变化明显吗？k：1闭合电路(1) 闭合电路是指由电源和用电器及导线组成的完整的电路。 内电路：如图所示，电源内部的电路叫内电路，电源的电阻 叫内电阻。外电路：电源外部

5、的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻。2闭合电路中的能量转化 如图所示，电路中电流为I，在时间t内，非静电力做的功等于 内、外电路中电能转化为其他形式能的总和，即EIt = l2Rt+ l2rt3闭合电路欧姆定律内容：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) 表达式：丨=r+t 0(3) 话用条件：外电路为纯电阻电路。思考判断(1) 电源的电动势等于外电路电阻两端的电压。(X )对整个闭合电路来说，内、外电阻串联，它们分担的电压之和等于电源电动 势的大小。(V)(3) 在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电路上电压之和，所以电动势实

6、质上就是电压。（X ）知识点三路端电压与负载的关系观图助学我们有这样的经验，傍晚是每一天用电高峰时段，万家灯火，但是灯光较暗；而夜深人静的时候，灯光特别亮，这是为什么？还有，在家用电器使用中，打开大 功率的空调后，你会发现灯泡会变暗，而关掉空调后灯又会马上亮起来， 这是为什么?1路端电压与电流的关系公式：U = E lr。（2）U I图像：如图所示，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻。2. 路端电压随外电阻的变化规律 （1）当外电阻R增大时，由1= 昱可知电流I减小,路端电压Ur十r=E lr增大，当R增大到无限大（断路）时，1 = 0，U = E,即外电路断路时的

7、路 端电压等于电源电动势。 当外电阻R减小时，由1= 匚可知电流I增大，路端电压U = E lr减小，R+ r 当R减小到零（短路）时，l= E， U = 0。思考判断（1）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。（X）外电路的电阻越大，路端电压就越大。（V）路端电压增大时，电源的输出功率一定变大。（X）电源断路时，电流为零，所以路端电压也为零。（X）当电源两端短路时，路端电压等于电源电动势。（X） 电源内部非静电力的作用是，把正电荷从负极搬运到正极，同时在该过程中非静 电力做功，使电荷的电势能增加。非静电力总是克服静电力做功，非静电力做功 的过程就是将其他形式的能转化为电势能的

8、过程。非静电力的来源(1) 在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能。(2) 在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能。点搓电动势是标量，但为研究问题的方便，常认为其有方向，规定其方向为电源内部 电流的方向，即在电源内部由电源负极指向正极。在外电路中，电流方向从正极到负极，在内电路中电流方向从负极到正极以化学电池为例，在电池正极、负极附近有很薄的化学反应层， 反应层中非静电 力(化学作用)把正电荷从电势低处移至高处，在这两个地方，沿电流方向电势“跃升”，电动势就是这两个电势跃升之和，如图所示，E=fD +杞b。假如用发电机直接给教室内的电灯供电，

9、电灯两端的电压不等于发电机的电动势。因为发电机内部有电阻，有电势降落。发电机内部电压与电灯两端电压之和核 心探究窠换核裁要点II1111|才等于电动势。核心要点1对电源电动势的理解观察探究日常生活中我们经常接触到各种各样的电源， 如图所示的干电池、手机电池，它 们有的标有1.5 V ”字样，有的标有3.7 V ”字样un L.5 V”的干电池 标冇 w的予帆电池如果把1 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把 1 C的正电荷从3.7 V的手机电池的负极移到正极呢？哪个电池做功的本领大？答案 把1 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极

10、，电势能增加了 1.5 J,非 静电力做功1.5 J;从3.7 V手机电池的负极移到正极，电势能增加了 3.7 J,非静 电力做功3.7 Jo 3.7 V手机电池做功本领大。探究归纳1. 非静电力是电源内使正、负电荷分离，并使正电荷聚积到电源正极、负电荷聚 积到电源负极的非静电性质的作用力，是对除静电力外能对电荷流动起作用的其 他力的统称。2. E=是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与 W和q无关，是由电源自q身性质决定的；电动势不同，表示电源将其他形式的能转化为电能的本领不同。试题案例例1（多选）下列说法中正确的是（）A. 电源的电动势实质上就是电源两极间的电压B. 电源的电动势在数值上

11、等于断路时两极间的电压C. 电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别D. 电动势越大，电源两极间的电压一定越大解析 电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。而电压是电场中两点间的电势差，电动势与电压有着本质的区别，所以选项A错误，C正确；当电源开路时，两极间的电压在数值上等于电源的电动势，但在闭合电路中，电源两极间的电压(路端电压)随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减 小，当电源短路时，R外=0,这时路端电压为零，所以选项 B正确，D错误。答案 BC例2将电动势为3 V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4 V，当电路中有6 C的电荷流过时，求：(1)

12、有多少其他形式的能转化为电能；(2) 外电路中有多少电能转化为其他形式的能；(3) 内电路中有多少电能转化为其他形式的能。解析(1)W= Eq = 3X 6 J= 18 J,电源中共有18 J其他形式的能转化为电能。(2) Wi= Uiq = 2.4X 6 J= 14.4 J,外电路中共有14.4 J的电能转化为其他形式的能。(3) W2= W- Wi = 3.6 J,内电路中有3.6 J电能转化为其他形式的能。答案 (1)18 J (2)14.4 J (3)3.6 J方法凝炼理解电动势的两点注意一W非(1) 电动势与电压有本质的区别，不能认为电动势就是电压，电动势e=q，电W电压 U = q

13、。(2) 电源电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。针对训练1(多选)铅蓄电池的电动势为2 V，这表示()A. 电路中每通过1 C的电荷，电源把2 J的化学能转化为电势能B. 没有接入电路时蓄电池两极间的电压为2 VC. 蓄电池在1 s内将2 J的化学能转化成电势能D. 蓄电池将化学能转化为电势能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大解析 根据电动势的定义和表达式E=-，非静电力移动1 C电荷所做的功为 W =qE= 1X2 J= 2 J,由功能关系可知有2 J的化学能转化为电势能，A正确，C 错误；没有接入电路时电源两极间的电势差 (电压)U = E = 2 V ,

14、B正确；电动势 是描述电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量，E蓄电池=2 VE干电池=1.5 V，故D正确。答案 ABD针对训练2 一台发电机用0.5 A的电流向外输电，在1 min内将180 J的机械能 转化为电能，则发电机的电动势为()A. 6 VB.360 VC.120 VD.12 V解析1 min内流出的电荷量为q,由q= It得q = 0.5X 60 C= 30 C,根据E = W得180E= 30 V = 6 V，所以A正确。答案 A核心要点闭合电路欧姆定律的理解观察探究內电路如图为闭合电路的组成。(1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？若电源电动势为E,电路中的电流为I，在t时间内非静电力做功多少？内、外电路中产生的焦耳热分别为多少？它们之间有怎样的关系？(3) 闭合电路的电流I与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系怎样？答案(1)在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路中沿电流方向电势升高(2) EIt I2rtl2Rt EIt = l2Rt+ I2rt(3) E= IR+ Ir 或 I 二 R+；探究归纳1.内、外电路中的电势变化如图所示，外电路中电流由电源正极流向负极， 沿电流方向电势降 5P-低，内电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高。IH-F2闭合电路欧姆定律的表达形式表达式物理意义适用条