2.6電源的電動勢和內(nèi)阻閉合電路的歐姆定律課件-高二上學(xué)期物理教科版

電源的電動勢和內(nèi)阻

閉合電路歐姆定律

兩個電路中小燈泡的規(guī)格都相同，電池也相同。多個并聯(lián)的小燈泡的亮度明顯比單獨一個小燈泡暗。如何解釋這一現(xiàn)象呢？

手電筒中的小燈泡能持續(xù)發(fā)光，這是因為手電筒中電源的作用，小燈泡中有持續(xù)電流而持續(xù)發(fā)光。一、電池常見的電池1、如圖，兩個導(dǎo)體A、B構(gòu)成一個電容器，充電后二者之間存在一定的電勢差。把小燈泡L與兩個導(dǎo)體連接起來，閉合開關(guān)，會看到什么現(xiàn)象？觀察與思考：電容器放電，由于放電電流持續(xù)的時間很短，等不到燈絲溫度升高電流就停止，所以看不到燈泡發(fā)光。如果用一個大容量的電容器，可以看到小燈泡發(fā)光，但它的亮度會慢慢減弱，直到完全熄滅。2、如圖，如果用電池替代電容器，閉合開關(guān)，會看到燈泡持續(xù)發(fā)光，這說明電路中有了持續(xù)的電流。這里電池起了什么作用？觀察與思考：PBA——+++++++_______———電池能保持導(dǎo)體兩端的電勢差(電壓),使電路中有持續(xù)的電流.二、電源

電動勢和內(nèi)阻化學(xué)作用電池通過化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。其他類型的電源，如光電池、發(fā)電機等，將其他形式的能（光能、機械能）轉(zhuǎn)化為電能。電磁作用1、電源：能提供電能的裝置。像電池這樣把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電源稱為化學(xué)電源.01電源

由導(dǎo)線、電源和用電器連成的電路叫作閉合電路（closedcircuit）。閉合電路2、外電路:電源外部的電路導(dǎo)線、電源、用電器1、閉合電路的結(jié)構(gòu)：3、內(nèi)電路:電源內(nèi)部的電路閉合電路02ERS外電路內(nèi)電路4、路端電壓：外電路兩端的電壓，即電源兩極的電壓1、電源外部，正電荷將怎樣移動？2、電源內(nèi)部，正電荷將怎樣移動？3、電源內(nèi)部的正電荷受到電場力方向？電場力做正功還是負功？4、什么力來克服電場力做功？從正極到負極從負極到正極從正極指向負極負功非靜電力電源：通過非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。++++電源____+++++++正極負極問題探究03非靜電力干電池發(fā)電機在干電池中，非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢能；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。5、電源內(nèi)部的非靜電力是由什么提供的？抽水機增加水的重力勢能電源增加電荷的電勢能不同的電源非靜電力做功的本領(lǐng)不同,使單位正電荷所增加的電勢能不同。6、電源內(nèi)部的能量是如何轉(zhuǎn)化的？那么，電源的這種能力是怎么來的呢？1、定義：非靜電力把正電荷從負極搬運到正極所做的功跟被搬運的電荷量的比值。

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。2、定義式：（W：非靜電力做的功q：電荷量）3、單位：伏特（V）1V=1J/C標量4、物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)的大小。5、特點:由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積和外電路均無關(guān)。電動勢046、電源的內(nèi)阻:

電源的內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的，所

以也有電阻,用符號r表示。電源的電動勢E與電壓U一樣嗎？思考：電壓U電動勢E物理意義電場力做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)，表征電場的性質(zhì)非靜電力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，表征電源的性質(zhì)定義式U＝W/q，W為電場力做的功E＝W/q，W為非靜電力做的功單位伏特(V)伏特(V)聯(lián)系電動勢等于電源未接入電路時兩極間的電壓值【練習(xí)1】如圖為某型號的干電池，在其外殼上標注有“9伏”的字樣，這表示（）A．電池短路時，該電池輸出的電流為9AB．該電池在單位時間內(nèi)有9J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．將該電池接入電路后，電池兩端的電壓始終為9VD．1C正電荷通過該電池的過程中，有9J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能【參考答案】D課堂練習(xí)【參考答案】A三、閉合電路歐姆定律活動：探究小燈泡變暗的原因1、如圖所示連接電路，逐次閉合開關(guān)，觀察隨著點亮燈泡個數(shù)增加，燈泡亮度有什么變化。想一想，燈泡亮度變化的原因可能是什么？燈泡變暗，原因是燈泡兩端分到電壓減小2、如果電源沒有內(nèi)阻，會有這種現(xiàn)象嗎？不會

在外電路中，電流方向由正極流向負極。在內(nèi)電路中，通過非靜電力做功使正電荷由負極移到正極，所以電流方向由負極流向正極。2、閉合回路的電流1、部分電路的電流內(nèi)電路與外電路中的總電流是相同的。rERSIIRU實際的電源可分解成不計內(nèi)阻的理想電源和一個內(nèi)阻兩部分電路中的電流01外電路電阻稱為外電阻，用R表示；內(nèi)電路電阻稱為內(nèi)電阻，用r表示；外電路內(nèi)電路

對于閉合電路來說，內(nèi)、外電路都會出現(xiàn)電勢降低，電勢能減少。那么，電流I跟電源電動勢E即內(nèi)阻r、外電路電阻R之間會有怎樣的關(guān)系呢？ErR問題與思考02內(nèi)電路：I流過r時，φ降落Ir，等于r兩端的電壓（稱為內(nèi)電壓）：U’=Ir外電路：I流過R（外電路總電阻）時，φ降落IR，稱為路端電壓或外電壓U，即：U=IR（電池外部的電壓）整個閉合電路電勢降落為：U+U’在電源的作用下，負極到正極的電勢會升高，升高的數(shù)值為EE=U+U’E=U+U’(理論和實踐都已證明）∵E=U+U’=U+Ir∴U=E-Ir(即U—I關(guān)系）（適用于任意電路）純電阻電路中U=IR則IR=E-Ir（只適用于純電阻電路）（1）內(nèi)容：在外電路只接有電阻元件的情況下，通過閉合電路的電

流大小跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)外電阻之和成反比。03閉合電路歐姆定律（2）公式：說明：

1、是外電路上總的電勢降落，

叫路端電壓（或外電壓）.

2、是內(nèi)電路上的電勢降落，叫

內(nèi)電壓.3、例1：在如圖所示的電路中，電源的電動勢為V，內(nèi)阻為Ω，外電路的電阻為Ω,求電路中的電流和路端電壓.解：由閉合電路歐姆定律，電路中的電流為路端電壓RSEr課堂練習(xí)例3：如圖所示，R1=8.0Ω，R2=5.0Ω，當單刀雙擲開關(guān)S扳到位置1時，測得的電流I1=0.2A；當S扳到位置2時，測得電流I2=0.3A。求電源電動勢E和內(nèi)電阻r。rSEAR1R212答案：r

Ω，E四、路端電壓與負載的關(guān)系1、理論根據(jù)：（1）閉合電路歐姆定律（2）部分電路歐姆定律閉合開關(guān)S，將外電路的滑動變阻器R向左移動(增大R)，觀察電壓表的示數(shù)將會做什么變化？E、rsRAV交流討論：3.結(jié)論：路端電壓隨著外電阻的增大（減?。┒龃螅p?。?。閉合開關(guān)S，將外電路的滑動變阻器R向左移動(增大R)，觀察電壓表的示數(shù)將會做什么變化？E、rsRAVRIU內(nèi)U外E.r

一定I=ER+rU內(nèi)=Ir

E=U外+U內(nèi)RIU內(nèi)U外E.r

一定I=

ER+rU內(nèi)=Ir

E=U外+U內(nèi)2、邏輯推理：若R向右移動呢？4、兩種特例：R=0I=E/rU內(nèi)=EU外=0E.r一定I=ER+rU內(nèi)=Ir

E=U外+U內(nèi)（1）短路（2）斷路R=∞I=0U內(nèi)=0U外=EE.r一定I=ER+rU內(nèi)=Ir

E=U外+U內(nèi)5、結(jié)論：當外電路短路時，電路中的電流I短=E/r，內(nèi)電壓等于電動勢；當外電路斷路時，路端電壓等于電動勢。物理來自生活為什么晚上7、8點鐘的時候家里面的燈看起來很昏暗，而夜深人靜時又變亮了呢？RIU內(nèi)U外E.r

一定I=

ER+rU內(nèi)=Ir

E=U外+U內(nèi)你現(xiàn)在能解釋剛才的現(xiàn)象了嗎？s1s2L1L2L3s3例、一塊太陽能電池，測得它的開路電壓為800mV，短路電流為40mA，若將該電池與一阻值為20Ω的電阻器構(gòu)成一閉合電路，則它的路端電壓是(

)A．0.10V

B．0.20VC．0.30V D．0.40V外電路開路，電源兩端的電壓等于電動勢大小由短路電流可求電源內(nèi)阻大小r＝

＝20Ω.由閉合電路歐姆定律求電流I＝

＝20mA路端電壓就是外電阻兩端的電壓U＝IR＝400mV＝0.40V五、路端電壓與電流的關(guān)系(1)圖像的函數(shù)表達式②在橫軸上的截距表示電源的短路電流③圖像斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害。①在縱軸上的截距表示電源的電動勢E。(2)圖像的物理意義UIOEI短θ斷路短路路端電壓U隨電流I變化的圖像電源的外部特性曲線011、a為電源的U-I圖像，b為外電阻的U-I圖像；2、a的斜率的絕對值表示內(nèi)阻大??；b的斜率

表示外電阻的大??；3、a與縱軸的交點坐標表示電源的電動勢；4、兩者的交點坐標表示該電阻接入電路時電路的總電流和路端電壓;UOIIm

IEUM（I，U）βαb

aN拓展1：U-I圖像拓展學(xué)習(xí)02

電阻電源U－I圖象研究對象對某一固定電阻而言，兩端電壓與通過的電流成正比關(guān)系對電源進行研究，路端電壓隨干路電流的變化關(guān)系圖象的物理意義表示導(dǎo)體的性質(zhì)R＝

，R不隨U與I的變化而變化表示電源的性質(zhì)，圖線與縱軸的交點表示電源電動勢，圖線斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻聯(lián)系電源的電動勢和內(nèi)阻是不變的，正是由于外電阻R的變化才會引起外電壓U外和總電流I的變化電源的輸出電流與外電路電阻關(guān)系:拓展2：I-R圖像ORIr拓展3：U-R圖像電源的路端電壓與外電路電阻的關(guān)系:ORUr【練習(xí)1】（多選）圖1為“測量干電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗電路圖。實驗中測得多組電壓和電流值，通過描點作圖得到如圖2的U-I圖線。下列判斷正確的是（）C．當電壓為1.4V時，外電路電阻阻值R=14ΩD．當電流為0.2A時，電源內(nèi)電壓U內(nèi)【參考答案】AC課堂練習(xí)【練習(xí)2】如圖甲所示是來測量脂肪積累程度的儀器，其原理是根據(jù)人體電阻的大小來判斷脂肪所占比例（體液中含有鈉離子、鉀離子等，而脂肪不容易導(dǎo)電），模擬電路如圖乙所示。測量時，閉合開關(guān)，測試者分握兩手柄，體型相近的兩人相比，脂肪含量高者（）A．電流表示數(shù)大

B．電壓表示數(shù)小 C．電源內(nèi)阻的電壓小 D．路端電壓小【參考答案】C【練習(xí)3】一電源與電阻R組成串聯(lián)電路，電源的路端電壓U隨電流的變化圖線及外電阻的U－I圖線分別如圖所示，求：(1)電源的電動勢和內(nèi)阻；(2)電源的路端電壓?？v坐標為電源的電動勢橫坐標為短路電流圖線斜率的絕對值為內(nèi)電阻圖線交點坐標即為工作電流和電壓解：(1)由題圖所示U－I圖線知：電源電動勢E＝4V，短路電流I短＝4A．故內(nèi)阻r＝

＝1Ω.(2)由圖象知：電源與電阻串聯(lián)電流I＝1A，此時對應(yīng)路端電壓U＝3V.由圖線可以求出外電阻阻值六、閉合電路的動態(tài)分析1、動態(tài)電路的特點斷開或閉合開關(guān)、滑動變阻器的滑片移動、電阻增大或減小，導(dǎo)致電路電壓、電流、功率等的變化。動態(tài)電路的特點與分析方法01問題：在如圖所示的電路中，當滑動變阻器的滑片P向右滑動時，回路的總電流、路端電壓如何變化？通過R1、R2和滑動變阻器的電流如何變化，它們兩端的電壓如何變化？R3增大R總增大I總減小U內(nèi)減小U增大U1減小U3U2增大I2增大I3減小電路分析(2)極限法：即因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論。2、動態(tài)電路分析的兩種常用方法U分

R局增大減小→R總增大減小→I總增大減小→U總增大減小→I分(1)程序法：動態(tài)電路的特點與分析方法01部分

整體

部分例題：如圖所示，電源電動勢為6V，內(nèi)阻為1Ω，R1＝5Ω，R2＝10Ω，滑動變阻器R3的阻值變化范圍為0～10Ω，求電路的總電流的取值范圍．

“串反并同