27《闭合电路欧姆定律》1.ppt

ErSRAB闭合电路闭合电路外电路外电路内电路内电路I引入新课引入新课复习：复习：1.从能量角度看，电源是从能量角度看，电源是一种什么样的装？一种什么样的装？2.电动势的意义？定义？电动势的意义？定义？设疑：在外部电路中，设疑：在外部电路中，I=U/R (欧姆定律），欧姆定律），在包含电源在内的闭合电路中，电流又有怎样的特点呢？在包含电源在内的闭合电路中，电流又有怎样的特点呢？第二章第二章恒定电流恒定电流2.72.7闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律新课教学新课教学IErSRABI问：问：在外电路中沿在外电路中沿电流的方向，电势如何电流的方向，电势如何变化变化？为什么？为什么？问：问：在内电路中沿在内电路中沿电流的方向，电势如何电流的方向，电势如何变化变化？为什么？为什么？建立模型建立模型ABCDRE,r化学反化学反应应层层B BD DA AC CErSRABI闭合电路：闭合电路：1.外电路：由用电器外电路：由用电器R和导线和导线-ARB组成，组成，沿此方向电势降落沿此方向电势降落2.内电路：电源内部内电路：电源内部E、r-BrA组成，沿此组成，沿此方向电势有升有降方向电势有升有降总结：总结：情景设置：情景设置：如图，设电源电动势为如图，设电源电动势为E E，内阻为，内阻为r r，外电，外电阻为阻为R R，闭合电路的电流为，闭合电路的电流为I I.从能量的角度来研究这个电路从能量的角度来研究这个电路思考与讨论：思考与讨论：1 1、闭合、闭合S S后，在后，在t t时间内，外电时间内，外电路中消耗的电能路中消耗的电能E E外外为多少？为多少？ErSRABI、闭合开关、闭合开关S S后，在后，在t t时间内，时间内，内电路中消耗的电能内电路中消耗的电能E E内内为多为多少？少？解决问题解决问题思考与讨论：思考与讨论：、在、在t t时间内，电源中非时间内，电源中非静电力做的功静电力做的功W W的表达式；的表达式；IErSRABI、非静电力所做的功与内、非静电力所做的功与内、外电路消耗的电能之和是什外电路消耗的电能之和是什么关系？么关系？总结规律总结规律1.W非非=EIt=Q外外+Q内内2.EIt=I2Rt+I2rt3.EI=I2R+I2r4.E=IR+Ir5.E=U外外+U内内6.I=E/(R+r)问：问：4 4、5 5二式反应了闭合电路中的什么规律？二式反应了闭合电路中的什么规律？能量守恒能量守恒B BD DA AC CABCDRE,r（1 1）在）在外电路外电路中，沿电中，沿电流方向电势降低。流方向电势降低。（2 2）在）在内电路内电路中，一方中，一方面，存在内阻，沿电流方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势沿电流方向存在电势“跃跃升升”。、内容、内容：闭合电路中的电流跟电源的电动：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律说明：说明：2 2、是外电路上总的电势降落，叫是外电路上总的电势降落，叫路端电压路端电压.3 3、是内电路上的电势降落，习惯上叫是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压内电压.1 1、表达式、表达式、适用条件、适用条件闭合电路欧姆定律的应用：有关闭合电路欧姆定律的应用：有关E、r的计算；的计算；问：问：电源的电源的E、r是不是一成不变的？是不是一成不变的？电源的电源的E、r并并非非一成不变，如电池用旧了，其一成不变，如电池用旧了，其E不变，不变，r要增大。但在中学阶段，对于给定电要增大。但在中学阶段，对于给定电源，我们认为源，我们认为E、r是不变的。是不变的。在电路中，消耗电能的元件叫在电路中，消耗电能的元件叫负负载载。提出问题：提出问题：E、rsR1AVR0负载负载外电路负载变化时，电路的外电路负载变化时，电路的电流会不会变化？路端电压会不电流会不会变化？路端电压会不会变化？如何变化？会变化？如何变化？问题二：问题二：路端电压跟负载的关系路端电压跟负载的关系观察观察:当外电路电阻增大（或当外电路电阻增大（或减少）时，电流怎样变化？路减少）时，电流怎样变化？路端电压如何变化？端电压如何变化？一、实验探究一、实验探究E、rsR1AVR0负载负载路端电压路端电压:闭合电路闭合电路欧姆定律欧姆定律:R R增大，增大，R R减小，减小，电流减小，电流减小，路端电压增大路端电压增大电流增大，电流增大，路端电压减小路端电压减小分析分析:二、路端电压与负载的关系二、路端电压与负载的关系、路端电压与负载的关系：、路端电压与负载的关系：路端电压路端电压:、两个特例：、两个特例：（2 2）外电路短路时）外电路短路时（1 1）外电路断路时）外电路断路时E、rAVE、rAV断路时的路端电压等于电源电动势断路时的路端电压等于电源电动势路端电压随着负载的增大而增大；减小而减小；路端电压随着负载的增大而增大；减小而减小；提出问题：提出问题：路端电压与电流关系怎样？路端电压与电流关系怎样？设置情景设置情景:设电源电动势设电源电动势E=3VE=3V，内阻，内阻r=2r=2。请根据路端电压与电流的关系式请根据路端电压与电流的关系式U=E-IrU=E-Ir，以，以U U为纵坐标，为纵坐标，I I为横坐为横坐标，做出标，做出U U与与I I关系的函数图像。关系的函数图像。O讨论讨论：1 1、图线与纵轴的交点表示的物理意义？、图线与纵轴的交点表示的物理意义？U/VI I/3v2 2、图线与横轴的交点表示的物理意义？、图线与横轴的交点表示的物理意义？3 3、图线的斜率表示的物理意义？、图线的斜率表示的物理意义？、路端电压与电流的关系（电源的外特性曲线）、路端电压与电流的关系（电源的外特性曲线）反映路端电压反映路端电压U U随电流随电流I I变化的图象变化的图象 (1)(1)图象的函数表达图象的函数表达 在在横轴横轴上的上的截距截距表示电源的表示电源的短路电流短路电流图象图象斜率斜率的绝对值表示电源的的绝对值表示电源的内阻内阻，内阻越大，图内阻越大，图线倾斜得越厉害线倾斜得越厉害在在纵轴纵轴上的上的截距截距表示电源的表示电源的电动势电动势E E (2)(2)图象的物理意义图象的物理意义UIOEI短例题例题2、如图所示的电路中，当如图所示的电路中，当S S闭合时，电压表和电流闭合时，电压表和电流表（均为理想电表）的示数各为表（均为理想电表）的示数各为1.6V1.6V和和0.4A0.4A。当。当S S断开断开时，它们的示数各改变时，它们的示数各改变0.1V0.1V和和0.1A0.1A，求电源的电动势，求电源的电动势和内阻。和内阻。思考与讨论思考与讨论说一说说一说:一些同学可能有这样的经验：傍晚用电多的时一些同学可能有这样的经验：傍晚用电多的时候，在插上电炉、电热水壶等用电多的电器时，候，在插上电炉、电热水壶等用电多的电器时，灯光会变暗，拔掉后灯光马上又变亮起来。在灯光会变暗，拔掉后灯光马上又变亮起来。在一些供电质量不太好的地区更为严重。尝试去一些供电质量不太好的地区更为严重。尝试去解释一下这种现象。解释一下这种现象。思考与讨论思考与讨论小小张张买买了了一一只只袖袖珍珍小小电电筒筒，用用的的是是两两节节小小的的干干电电池池。他他取取出出电电筒筒中中的的小小灯灯泡泡，看看到到上上面面表表明明“2.2V 2.2V 0.25A”0.25A”字字样样。小小张张认认为为产产品品设设计计人人员员的的意意图图是是使使小小灯灯泡泡在在这这两两节节干干电电池池的的供供电电下下正正常常发发光光。由由此此，他他推推算算了了产产品品设设计计者者设设定定的的每每节节干干电电池池的的内内阻阻参参数数。如如果果小小张张判判断断是是正正确的，那么每节干电池的内阻是多少？确的，那么每节干电池的内阻是多少？问题三：问题三：闭合电路的功率问题闭合电路的功率问题三、闭合电路中的功率问题三、闭合电路中的功率问题思考：思考：由由E E=U U+IrIr可得：可得：EIEI=UIUI+I I2 2r r则则“EI”EI”、“UI”UI”、“I I2 2r”r”分别表示什么物理意义？分别表示什么物理意义？、几个功率及关系、几个功率及关系思考：思考：若外电路为纯电阻电路，那么，若外电路为纯电阻电路，那么，P P出出=I=I2 2R R 输出功率与输出功率与外电阻外电阻有何关系？有何关系？即即 P P出出=P=P总总-P-P内内=EI-I=EI-I2 2r r显然：当显然：当R Rr r时，电源有最大输出功率。时，电源有最大输出功率。、P P出出与外电阻的关系与外电阻的关系电源输出功率与外电阻的函数关系图像如下图电源输出功率与外电阻的函数关系图像如下图 关系：关系：R Rr r时，若时，若R R增大，增大，P P出出增大；增大；当当R Rr r时，若时，若R R增大，增大，P P出出减小。减小。当当P P出不为最大值时，任一功率有两个不出不为最大值时，任一功率有两个不相等的电阻值与该功率对应。且这两个电相等的电阻值与该功率对应。且这两个电阻的关系为阻的关系为R R1 1R R2 2=r r2 2。思考：思考：电源输出功率与电源提供功率的比值叫做电源电源输出功率与电源提供功率的比值叫做电源的效率，那么，效率与外电阻有何关系？的效率，那么，效率与外电阻有何关系？、电源的效率、电源的效率结论：结论：外电阻外电阻R R越大，电源的效率越高，当电源有最越大，电源的效率越高，当电源有最大输出功率时，大输出功率时，=50%=50%，此时电源的效率并不高。，此时电源的效率并不高。【例题例题】如图所示，线段如图所示，线段A A为某电源的为某电源的U UI I图线，线图线，线段段B B为某电阻的为某电阻的U UI I图线，由上述电源和电阻组成闭合图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：电路时，求：（1 1）电源的输出功率）电源的输出功率P P出出是多大？是多大？（2 2）电源内部损耗的电功率）电源内部损耗的电功率P P内内是多少？是多少？（3 3）电源的效率）电源的效率是多大？是多大？应用举例：应用举例：例：例：电电路路图图如如图图甲所示甲所示，图图乙中乙中图线图线是是电电路中的路中的电电源的路端源的路端电压电压随随电电流流变变化的关系化的关系图图象，滑象，滑动变动变阻器的最大阻阻器的最大阻值为值为15 ，定，定值电值电阻阻R03.电电路中的功率路中的功率问题问题(1)当当R为何值时，为何值时，R0消耗的功率最大？最大值为多少？消耗的功率最大？最大值为多少？(2)当当R为何值时，电源的输出功率最大？最大值为多少？为何值时，电源的输出功率最大？最大值为多少？