【物理】閉合電路歐姆定律課件-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版(2019)必修第三冊(cè)

新課導(dǎo)入

電路中每個(gè)小燈泡的規(guī)格都相同，逐個(gè)點(diǎn)亮并聯(lián)的小燈泡，發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度逐漸變暗，逐個(gè)斷開開關(guān)，小燈泡又逐漸變亮，如何解釋這一現(xiàn)象呢？閉合電路01閉合電路

由導(dǎo)線、電源和用電器連成的電路叫作閉合電路。外電路:電源外部的電路導(dǎo)線、電源、用電器內(nèi)電路:電源內(nèi)部的電路閉合電路的結(jié)構(gòu)：思考討論++++電源____+++++++正極負(fù)極請(qǐng)結(jié)合右圖，探究如下問題：1.判斷電源外部電路中的電場(chǎng)方向。2.正電荷在電源外部電路中如何移動(dòng)？（以正電荷定向移動(dòng)形成電流為例）從正極到負(fù)極從負(fù)極到正極從正極指向負(fù)極3.電源內(nèi)部的正電荷受到電場(chǎng)力方向？電場(chǎng)力做正功還是負(fù)功？負(fù)功4.正電荷在電源內(nèi)部移動(dòng)的過程中，除靜電力外，是否還受其它力作用，是否做功？一定受其他力作用而做功；否則不會(huì)有持續(xù)電流。02非靜電力在電源內(nèi)部要使正電荷向正極移動(dòng)，就一定要有一種與靜電力方向相反的力作用于電荷，我們把這種力叫作非靜電力。即電源把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極的過程中，非靜電力做功，電荷的電勢(shì)能增加。在電源內(nèi)部，存在著由正極指向負(fù)極的電場(chǎng)。在這個(gè)電場(chǎng)中，靜電力阻礙正電荷向正極移動(dòng)。++++電源____+++++++正極負(fù)極02非靜電力從能量轉(zhuǎn)化的角度看：其他形式能電能非靜電力做功發(fā)電機(jī)中，非靜電力是電磁作用，它使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能化學(xué)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(shì)能；02非靜電力不同電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的本領(lǐng)相同嗎？如何反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能本領(lǐng)強(qiáng)弱？03電動(dòng)勢(shì)非靜電力把正電荷從負(fù)極移送到正極所做的功跟被移送的電荷量的比值反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能(電勢(shì)能)本領(lǐng)的大小；（電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)部從負(fù)極移送到正極所做的功）。伏特V(1V=1J/C)1、定義：2、公式：3、單位：4、物理意義：03電動(dòng)勢(shì)（1）電動(dòng)勢(shì)E由電源中非靜電力的特性（電源本身性質(zhì)）決定，跟W、q無關(guān)，與電源的體積、形狀無關(guān)，與是否聯(lián)入電路及外電路的情況無關(guān)。（2）電動(dòng)勢(shì)E越大，表明每移動(dòng)1C的電荷，電源可把更多的其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能.6、電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量方法：在沒有接入外電路時(shí)，電源兩極間的電壓5、特點(diǎn)：手機(jī)電池的電動(dòng)勢(shì)為3.7V：表明在手機(jī)電池內(nèi)移送1C的電荷量時(shí)，可將3.7J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。04電源的三個(gè)重要參數(shù)3.電池的容量:電池放電時(shí)能輸出的總電荷量。單位：安·時(shí)(A·h)毫安·時(shí)(mA·h)1.電源的電動(dòng)勢(shì)E。2.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(hào)r表示。RS內(nèi)電路外電路ErrE內(nèi)電路等效rE內(nèi)電路RS外電路和電壓U有什么聯(lián)系、區(qū)別？04電源的三個(gè)重要參數(shù)電壓U電動(dòng)勢(shì)E定義式單位伏特(V)伏特(V)聯(lián)系電動(dòng)勢(shì)等于電源未接入電路時(shí)兩極間的電壓值物理意義電場(chǎng)力做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)，表征電場(chǎng)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)電勢(shì)降電勢(shì)升05閉合電路的歐姆定律（1）內(nèi)阻r（純電阻）：內(nèi)電路的電阻。（2）內(nèi)電壓U內(nèi)：內(nèi)電路上的電勢(shì)的降落。（1）外電阻R：外電路的電阻。（2）路端電壓（外電壓）U外：外電路兩端的電壓。RS內(nèi)電路外電路ErrE內(nèi)電路等效rE內(nèi)電路RS外電路外電路：內(nèi)電路：05閉合電路的歐姆定律能量分析:設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，外電路的用電器都是純電阻為R，閉合電路的電流為I。1、電流通過外電路時(shí)，時(shí)間t內(nèi)有多少電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？RS內(nèi)電路外電路Er2、電流通過內(nèi)電路時(shí)，時(shí)間t內(nèi)有多少電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？3、電流流經(jīng)電源時(shí)，在時(shí)間t內(nèi)非靜電力做多少功？4、根據(jù)能量守恒定律，以上各能量之間有什么關(guān)系？Q外=I2RtQ內(nèi)=I2RtW非=Eq=EItW非=Q外+Q內(nèi)05閉合電路的歐姆定律能量分析:化學(xué)能電能非靜電力做功電流做功其它形式的能RS內(nèi)電路外電路Er根據(jù)能量守恒：W非=Q外+Q內(nèi)EIt=I2Rt+I2rtE=IR+IrE=U外+U內(nèi)05閉合電路的歐姆定律E=U外+U內(nèi)1.電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路電勢(shì)降落之和。rE內(nèi)電路RS外電路E=IR+Ir若外電路為純電阻電路：（1）內(nèi)容：2.閉合電路的歐姆定律（2）表達(dá)式：適用：外電路為純電阻的閉合電路閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。05閉合電路的歐姆定律rE內(nèi)電路RS外電路IRU1.部分電路的電流電流方向由正極流向負(fù)極，沿電流方向電勢(shì)降低。通過非靜電力做功使正電荷由負(fù)極移到正極，所以電流方向?yàn)樨?fù)極流向正極。內(nèi)電路一方面，存在內(nèi)阻，沿電流方向電勢(shì)也降低；另一方面，沿電流方向存在電勢(shì)“躍升”。外電路中內(nèi)電路中05閉合電路的歐姆定律ACDIr內(nèi)阻上電勢(shì)降低B電勢(shì)突升電勢(shì)突升ErEUIrRI化學(xué)反應(yīng)層BDACU外=IR是外電路上總的電勢(shì)降落；U內(nèi)=Ir是內(nèi)電路上總的電勢(shì)降落；E=U外+U內(nèi)05閉合電路的歐姆定律表達(dá)式:E＝U外＋U內(nèi)=U外＋I(xiàn)rE＝IR＋I(xiàn)r只適用于外電路為純電阻的閉合回路

外電路上總的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫路端電壓內(nèi)電路上的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫內(nèi)電壓適用于外電路為

的閉合回路純電阻非純電阻06路端電壓和負(fù)載的關(guān)系根據(jù)閉合電路的歐姆定律E＝U外＋U

內(nèi)，則

U外

=E-U內(nèi)

U外記為路端電壓U，考慮到U內(nèi)＝Ir，則：U

＝E

－IrE、rR1AVR閉合開關(guān)S，將外電路的滑動(dòng)變阻器R向左移動(dòng)(增大R)，觀察電壓表的示數(shù)將會(huì)做什么變化？外電阻R減小，電流增大，路端電壓減小。外電阻R增大，電流減小，路端電壓增大。06路端電壓和負(fù)載的關(guān)系1.外電路斷路時(shí):2.外電路短路時(shí):不允許外電路短路。rE內(nèi)電路RS外電路外電阻R減小，電流增大，路端電壓減小。外電阻R增大，電流減小，路端電壓增大。思考討論

電路中每個(gè)小燈泡的規(guī)格都相同，逐個(gè)點(diǎn)亮并聯(lián)的小燈泡，發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度逐漸變暗，逐個(gè)斷開開關(guān)，小燈泡又逐漸變亮，如何解釋這一現(xiàn)象呢？閉合電路多并聯(lián)幾個(gè)小燈泡之后，外電路的電阻R減小，電流I增大，路端電壓U減小，所以燈泡變暗。07電源的外部特性曲線③橫軸上的截距表示電源的短路電流①圖像斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻越大②縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)E。UIOEI短θ斷路短路路端電壓U隨電流I變化的圖像r=0總結(jié)歸納一、閉合電路、非靜電力二、電動(dòng)勢(shì)（電源本身性質(zhì)）三、電源的三個(gè)參數(shù)（E、r、Q）伏特V(1V=1J/C)電能非靜電力做功其他形式能R內(nèi)電路外電路Er四、閉合電路歐姆定律E＝U外＋U內(nèi)=U外＋I(xiàn)rE＝IR＋I(xiàn)r07電源的外部特性曲線UOIIm

IEUM（I，U）βαb

aN5.交點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形UMOI的面積表示電源的輸出功率1.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(duì)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(diǎn)坐標(biāo)表示電源的電動(dòng)勢(shì)4.兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)電路的總電流和路端電壓電源的外部特性曲線I-R圖像ORIr電源的輸出電流與外電路電阻關(guān)系:電源的外部特性曲線電源的路端電壓與外電路電阻的關(guān)系:ORUr01歐姆表的原理現(xiàn)在你已經(jīng)學(xué)習(xí)了閉合電路歐姆定律，思考如何把電流表改裝成歐姆表?“串聯(lián)成壓”“并聯(lián)成流”01歐姆表的原理ABErRRx?+G電阻調(diào)零過程的本質(zhì)是什么？02改裝成歐姆表如圖電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,電流表滿偏電流為Ig,電流表電阻為Rg,A、B為接線柱。(1)用導(dǎo)線把A、B直接連起來,此時(shí)應(yīng)把可變電阻R調(diào)節(jié)為多少才能使電流表恰好達(dá)到滿偏電流?解：（1）由閉合電路歐姆定律，有ABErR?+G02改裝成歐姆表如圖電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,電流表滿偏電流為Ig,電流表電阻為Rg,A、B為接線柱。(2)調(diào)到滿偏后保持R的值不變，在A、B間接一個(gè)電阻Rx，電流表指針指著多少刻度的位置?（2）設(shè)這時(shí)電流表讀數(shù)為I，由閉合電路歐姆定律ABErRRx?+G02改裝成歐姆表如圖電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,電流表滿偏電流為Ig,電流表電阻為Rg,A、B為接線柱。(3)此時(shí)待測(cè)電阻Rx的大小如何計(jì)算？（3）設(shè)這時(shí)電流表讀數(shù)為I，由閉合電路歐姆定律ABErRRx?+G如何將電流表轉(zhuǎn)換成直接測(cè)量電阻的儀表？02改裝成歐姆表如圖電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,內(nèi)阻r=0.5Ω,電流表滿偏電流Ig=10mA,電流表電阻Rg=7.5Ω,A、B為接線柱。ABErRRx?+G如果把任意電阻Rx接在A、B間,電流表讀數(shù)I與Rx的值有什么關(guān)系?代入數(shù)值后，得

解出02改裝成歐姆表1005將表頭對(duì)應(yīng)改裝10mA0Ω05mA150150Ω0mA∞Ω∞其他位置？歐姆表中央刻線對(duì)應(yīng)的阻值恰好等于歐姆表的內(nèi)阻（中值電阻）03歐姆表把表頭改裝成測(cè)電阻的歐姆表1、利用電流表測(cè)量電阻的原理是什么？（歐姆表）2、歐姆表盤的刻度是均勻的嗎？由于I和Rx是非線性關(guān)系，所以刻度不均勻，由于是減函數(shù)，所以刻度方向與電流檔相反。3、歐姆表的紅、黑表筆，哪支電勢(shì)高些？電流從哪支表筆流入，哪支流出？電流Ix與外電阻Rx是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過測(cè)量電流達(dá)到測(cè)量電阻的目的。ABErRRx?+G03歐姆表的刻度（歐姆表）ABErRRx?+G(1)零刻度在右邊，左邊為無限大。(2)刻度不均勻,左邊密、右邊稀。(3)刻度順序與電流表、電壓表的刻度順序相反.(4)歐姆表中央刻線對(duì)應(yīng)的阻值恰好等于歐姆表的內(nèi)阻（中值電阻）04閉合電路動(dòng)態(tài)分析1.動(dòng)態(tài)電路的特點(diǎn)斷開或閉合開關(guān)、滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)、電阻增大或減小，導(dǎo)致電路電壓、電流、功率等的變化。2.動(dòng)態(tài)電路分析的兩種常用方法(1)程序法：U分

R局增大減小→R總增大減小→I總增大減小→U外增大減小→I分→U內(nèi)增大減小04閉合電路動(dòng)態(tài)分析(2)結(jié)論法：（串反并同）某一電阻變化時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率的變化情況相反某一電阻變化時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率的變化情況相同UIP“串反”“并同”05電源的功率和效率rERsI1．電源（向整個(gè)電路提供）的功率(輸入功率)P：2．電源內(nèi)阻消耗功率（發(fā)熱）P內(nèi)：3．電源的輸出功率（即外電路消耗的電功率）P出：P總＝EI(普遍適用)(只適用于外電路為純電阻的電路)P內(nèi)＝I2r(只適用于外電路為純電阻的電路)P外＝P出＝U外I＝P總-P內(nèi)

＝EI-I2r

(普遍適用)05電源的功率和效率rERsI1．電源提供的功率：2．電源的輸出功率：3．電源內(nèi)阻上的熱功率：4.供電效率:對(duì)純電阻電路,電源的效率為:06電源的輸出功率rERsI輸出功率：P出=P-P內(nèi)=IE-I2r=I

U外=I2R外當(dāng)R＝r時(shí)取等號(hào)06電源的輸出功率輸出功率：P出=P-P內(nèi)=IE-I2r=I

U外=I2R外P出RrR2P1R1O當(dāng)P出＜Pm時(shí),每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)可能的外電阻R1和R2（外電阻