閉合電路歐姆定律（第1課時++閉合電路歐姆定律）【核心素養(yǎng)提升+備課精講精研】 高二物理 （滬科版2020上海必修第三冊）

第十章簡單的串聯(lián)、并聯(lián)組合電路10.5閉合電路歐姆定律第1課時閉合電路的歐姆定律1.理解電動勢的概念.2.了解外電路、內(nèi)電路，知道電動勢等于內(nèi)、外電路電勢降

落之和.3.理解閉合電路歐姆定律的內(nèi)容，掌握其表達式.【學(xué)習(xí)目標(biāo)】導(dǎo)入新課科學(xué)家們?yōu)榱四茉趯?dǎo)體兩端間維持一個穩(wěn)定的電勢差以產(chǎn)生穩(wěn)定的電流，探尋了很長時問。直到意大利物理學(xué)家伏打在1800年，發(fā)明了伏打電池才有所突破。如圖所示，許多伏打電池依次疊放起來成為很高的一摞，被稱為伏打電堆。為了紀(jì)念伏打在電學(xué)中的貢獻，把電壓的單位命名為伏特。其實，我們用一個水果、一片鋅片和一片銅片即可以制作一個電池。（1）把由電源、用電器和導(dǎo)線等組成的完整回路叫做閉合電路或者全電路。（2）閉合電路可以分成兩部分，其中電源外部的電路叫做外電路，電源內(nèi)部的電路叫做內(nèi)電路。（3）外電路對電流的阻礙作用叫做外電阻，用R表示；內(nèi)電路對電流的阻礙作用叫做內(nèi)電阻簡稱內(nèi)阻，用r表示。（4）外電路兩端的電壓，稱為外電壓(U外),也叫做端電壓，它是電源正負極兩端的電壓;內(nèi)電路兩端的電壓，稱為內(nèi)電壓(U內(nèi))。rERSAB外電路內(nèi)電路1、基本概念一、閉合電路中內(nèi)、外電壓之間存在什么關(guān)系?內(nèi)電路等效示意圖如圖所示為探究外電壓、內(nèi)電壓間關(guān)系的儀器可調(diào)高內(nèi)阻電池。這種電池的正、負極板(A、B)為二氧化鉛及鉛，電解液為稀硫酸。與一般的鉛蓄電池相比，它的內(nèi)阻是可以調(diào)節(jié)的。只要降低或者提升電池兩極之間的液面高度，電源的內(nèi)阻便會增大或減小。外電路接有滑動變阻器，可以方便地改變外電阻的大小。位于兩個電極內(nèi)側(cè)的探針a、b與電壓表V1相連，測量內(nèi)電壓；電源的兩極A、B與電壓表V2相連，測量外電壓。實驗時改變正、負極板間液面高低、調(diào)節(jié)滑動變阻器，從而改變內(nèi)、外電阻阻值，記錄相應(yīng)的內(nèi)、外電壓U內(nèi)、U外。二、閉合電路中內(nèi)、外電壓之間存在什么關(guān)系?由實驗數(shù)據(jù)可以證明，當(dāng)內(nèi)電阻不變，外電阻阻值增大時，外電壓增大，內(nèi)電壓減??；當(dāng)外電阻不變，內(nèi)電阻阻值增大時，內(nèi)電壓增大，外電壓減小。內(nèi)、外電壓之和為恒量，這一恒量稱為電源電動勢(electromotiveforce)，通常用符號E表示，單位為伏特(V)。E＝U外＋U內(nèi)三、閉合電路中電流與電源電動勢之間存在什么關(guān)系?日常生活中我們經(jīng)常接觸到各種各樣的電源，如圖所示的干電池、手機電池，它們有的標(biāo)有“1.5V”字樣，有的標(biāo)有“3.7V”字樣.(1)如果把5C的正電荷從1.5V干電池的負極移到正極，電荷的電勢能增加了多少？非靜電力做了多少功？如果把2C的正電荷從3.7V的手機電池的負極移到正極呢？答案

把5C的正電荷從1.5V干電池的負極移到正極，電荷的電勢能增加了7.5J，非靜電力做功7.5J.把2C的正電荷從3.7V手機電池的負極移到正極，電荷的電勢能增加了7.4J，非靜電力做功7.4J.(2)是不是非靜電力做功越多電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)就越大？如何描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)？答案

不是.非靜電力對電荷做功多少與電荷的電荷量有關(guān).若把帶相同電荷量的正電荷從電源的負極移到正極，做功越多，電荷獲得的電勢能越多，表明電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)就越大.可以用非靜電力做的功與電荷量的比值來反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng).1.電源電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置.(1)在化學(xué)電池(干電池、蓄電池)中，非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢能.(2)在發(fā)電機中，非靜電力是電磁作用，它使機械能轉(zhuǎn)化為電勢能.2.電動勢(1)電源的電動勢是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小的物理量，即非靜電力移送相同電荷量的電荷做功越多，做功本領(lǐng)越強，則電動勢越大.(2)公式E＝

是電動勢的定義式而不是決定式，E的大小與W和q無關(guān)，是由電源自身的性質(zhì)決定的，不同種類的電源電動勢大小不同.(3)電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負極移送到正極所做的功.例1

(2021·宿遷沭陽修遠中學(xué)高一下月考)下面對電動勢和電流概念的認(rèn)識，正確的是A.電動勢反映了電源把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的本領(lǐng)B.電動勢和電勢差的單位相同，電動勢實質(zhì)上就是電勢差C.電流的方向就是電荷定向移動的方向D.在金屬導(dǎo)體中，電流的方向與自由電子定向移動的方向相反√解析

電動勢反映了電源把其他形式能量轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，選項A錯誤；電動勢和電勢差的單位相同，但電動勢與電勢差是兩個不同的物理量，它們的物理意義不同，故B錯誤；電流的方向就是正電荷定向移動的方向，選項C錯誤；在金屬導(dǎo)體中，電流的方向與自由電子定向移動的方向相反，選項D正確.針對訓(xùn)練鉛蓄電池的電動勢為2V，這表示A.電源將1C的正電荷從正極移至負極的過程中，2J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷.電源將1C的正電荷從負極移至正極的過程中，2J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹸.鉛蓄電池在1s內(nèi)將2J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹹.鉛蓄電池比干電池(電動勢為1.5V)的體積大，故電動勢大√解析

鉛蓄電池的電動勢為2V，表示非靜電力將1C正電荷從電源的負極通過電源內(nèi)部移送到正極時所做的功為2J，即2J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，與時間無關(guān)，故A、C錯誤，B正確；電源的電動勢表示電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，鉛蓄電池的電動勢比一節(jié)干電池的電動勢大，與二者的體積大小無關(guān)，故D錯誤.電動勢電阻純電阻電路3.閉合電路歐姆定律如圖為閉合電路的組成.(1)在外、內(nèi)電路中，沿著電流方向，各點電勢如何變化？答案如圖所示，外電路中電流由電源正極流向負極，沿電流方向電勢降低，內(nèi)電路中電流由電源負極流向正極，沿電流方向電勢升高.

(2)若電源電動勢為E，電路中的電流為I，在t時間內(nèi)非靜電力做功多少？內(nèi)、外電路中產(chǎn)生的焦耳熱分別為多少？它們之間有怎樣的關(guān)系？答案

EIt

I2rt

I2Rt

EIt＝I2Rt＋I2rt4.閉合電路歐姆定律的分析電勢高電勢低電勢低電勢高（4）閉合電路歐姆定律的幾種表達形式(3)閉合電路的電流I與電動勢E、外電阻R和內(nèi)電阻r的關(guān)系怎樣？E＝U外＋Ir表達式:推導(dǎo)式:E＝U外＋U內(nèi)E＝IR＋IrU外＝E－Ir只適用于外電路為純電阻的閉合回路既適用于外電路為純電阻電路也適用于非純電阻電路.其中U外表示外電路的電勢降落，叫作路端電壓.（5）電源的總功率：P總＝EI；電源內(nèi)電阻消耗的功率P內(nèi)＝U內(nèi)I＝I2r；電源輸出功率P出＝U外I.例2

在如圖所示的電路中，電源電動勢E＝1.5V，內(nèi)阻r＝0.6Ω，電阻R1＝3Ω，電阻R2＝4Ω，電阻R3＝6Ω.電壓表為理想電表，閉合開關(guān)S，求：(1)通過電源的電流大??；答案

0.25A

(2)電源的內(nèi)電壓和電壓表的示數(shù).答案

0.15V

0.6V解析

電源的內(nèi)電壓Ur＝Ir＝0.15V，電壓表的示數(shù)即為R2、R3的并聯(lián)電壓，U＝IR23＝0.6V.例3

在如圖所示的電路中，R1＝20Ω，R2＝10Ω，當(dāng)開關(guān)S扳到位置1時，理想電流表的示數(shù)為I1＝0.2A；當(dāng)開關(guān)S扳到位置2時，理想電流表的示數(shù)為I2＝0.3A，求電源的電動勢和內(nèi)阻.答案

6V

10Ω解析

設(shè)電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，當(dāng)開關(guān)分別扳到1、2兩個位置時，根據(jù)閉合電路歐姆定律有聯(lián)立解得E＝6V，r＝10Ω.例4

在如圖所示電路中，電源電動勢E＝12V，內(nèi)電阻r＝1Ω，電阻R1＝9Ω，R2＝15Ω，理想電流表A的示數(shù)為0.4A，求電阻R3的阻值和它消耗的電功率.答案

30Ω

1.2W解析

由歐姆定律可知電阻R2兩端的電壓U2＝I2R2＝6V，由閉合電路歐姆定律，有E＝