【物理】闭合电路的欧姆定律 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

第十二章第十二章 电能电能 能量守恒定律能量守恒定律12.2 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律寻觅到的物资：寻觅到的物资：灯泡灯泡1个个(额定电压额定电压1.5V)导线若干导线若干如何让灯泡一如何让灯泡一直亮着？直亮着？我还要写作业我还要写作业充电放电小能手充电放电小能手蜡炬成灰泪始干蜡炬成灰泪始干1节更比节更比6节节强强普通电容器普通电容器放电时间短放电时间短不稳定不稳定可以作为电源可以作为电源持续持续稳定稳定地提供电能地提供电能+-外电路外电路内电路内电路闭合电路闭合电路由导线、电源和用电器连成的由导线、电源和用电器连成的电路叫作电路叫作闭合电路闭合电路。外电路外电路:电源外部的用电器和导电源外部的用电器和导线构成外电路。线构成外电路。内电路内电路:电源内部是内电路。电源内部是内电路。电流做功的实质：电流做功的实质：+qU导体中的恒定电场对自由电荷的导体中的恒定电场对自由电荷的静电力静电力在做功在做功+-必须有必须有“力力”不断地把负极的不断地把负极的+q搬运到正极搬运到正极中和！中和！不能维持外电路中稳定的电流不能维持外电路中稳定的电流正电荷正电荷定向移动方向定向移动方向电势能电势能E正极正极(高电势高电势)负极负极(低电势低电势)电源电源+E与电场方向相反的力与电场方向相反的力静电力静电力“非非”电荷的电势能电荷的电势能其他形式的能其他形式的能内电路内电路“非非”静电力静电力化学电池化学电池铜铜锌锌正极正极负负极极+-+外电路外电路稀硫酸稀硫酸化学作用化学作用化学能化学能电势能电势能干电池干电池发电机发电机在干电池中，非静电力是化学作用，它使在干电池中，非静电力是化学作用，它使化学能化学能转化为电势能；转化为电势能；在发电机中，非静电力是电磁作用，它使在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能机械能转化为电势能。转化为电势能。电动势电动势(Electromotive Force)E电源电源E其其 电势能电势能本领本领电源电源内部内部非静电力的非静电力的特性特性决定决定与外电路无关与外电路无关9V3V1.5V1.5V1.5V2.8V12V各种各样的电池各种各样的电池u 电动势由电源电动势由电源中中非静电力的非静电力的特性特性决定，跟外电路无关。决定，跟外电路无关。u对于常用的干电池来说，电动势对于常用的干电池来说，电动势跟电池的体积无关。跟电池的体积无关。想一想：哪款电池非静电力做功本领的最强想一想：哪款电池非静电力做功本领的最强？碱性干电池碱性干电池将将1C的正电荷由电源负的正电荷由电源负极搬运到正极，其非静电力做功极搬运到正极，其非静电力做功1.5J。锌汞电池锌汞电池将将1C的正电荷由电源负极的正电荷由电源负极搬运到正极，其非静电力做功搬运到正极，其非静电力做功1.2J。铅蓄电池铅蓄电池将将0.6C的正电荷由电源负极的正电荷由电源负极搬运到正极，非静电力做功搬运到正极，非静电力做功1.2J。+电荷量：电荷量：q不同不同其他形式的能量其他形式的能量电势能电势能种类、体积种类、体积不同不同非静电力做功非静电力做功W不同不同非静电力所做的功非静电力所做的功W所移动的电荷量所移动的电荷量q电动势电动势E=电动势电动势(Electromotive Force)E=Wq(J)(C)(V)在数值上等于非静电力把在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内的正电荷在电源内从负极移动到正极所做的功。从负极移动到正极所做的功。【例【例1】（多选）关于电动势下列说法中正确的是】（多选）关于电动势下列说法中正确的是 ()A在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加B对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大C电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送单位电荷量做功越多单位电荷量做功越多D电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多电荷量越多AC能量是如何转化的能量是如何转化的?其它形式能转化为电势能，其它形式能转化为电势能，E反映反映电源电源的特性的特性电势能转化为其它形式能，电势能转化为其它形式能，U反映反映电场电场的特性的特性vsW表示表示电源内部电源内部非静电力非静电力做的功做的功W表示表示电源外部电源外部电场力电场力做的功做的功非非电电E=WqU=Wq实际的电源可分解成不计内阻的理想电源和内阻两部分实际的电源可分解成不计内阻的理想电源和内阻两部分电源的内阻电源的内阻（1）在外电路中，沿电流方向电势降低）在外电路中，沿电流方向电势降低（2）在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿）在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势电流方向存在电势“跃升跃升”BC 和和DA化学反应层化学反应层电路中的电势变化情况电路中的电势变化情况BDACA B电源电动势：电源电动势：BCDA内部分析内部分析ABCD电源电动势等于内外电路电势降落之和电源电动势等于内外电路电势降落之和问题问题1：电源内部非静电力做了多少功电源内部非静电力做了多少功?能量如何转化能量如何转化?ErS负载负载ABI电源电动势为电源电动势为E,内阻为内阻为r,与一个负载接成闭合电路，设负与一个负载接成闭合电路，设负载两端电压为载两端电压为U,电路中电流为电路中电流为I,通电时间为通电时间为t。化学能化学能电能电能其他形式能其他形式能非静电力做功非静电力做功电流做功电流做功问题问题2：这些电能在哪些地方转化成其他形式能量？：这些电能在哪些地方转化成其他形式能量？外电路外电路内电路内电路根据能量守恒定律根据能量守恒定律,有：有：能量关系：能量关系：功率关系：功率关系：电压关系：电压关系：闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律如果外电路是如果外电路是纯电阻电路纯电阻电路，rERS内电路内电路外电路外电路路端电压路端电压内电压内电压路端电压与负载的关系路端电压与负载的关系R增大，电流减小，路端电压增大增大，电流减小，路端电压增大R减小，电流增大，路端电压减小减小，电流增大，路端电压减小由路端电压由路端电压:路端电压与负载的关系路端电压与负载的关系在外电路断路的情况下，用电压表直接测量电源两端，在外电路断路的情况下，用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？测量值等于电源电动势吗？根据根据 ，当，当 I=0时，时，U=E。即：断路时路端电压等于电源的电动势即：断路时路端电压等于电源的电动势我们常根据这个道理测量电源的电动势我们常根据这个道理测量电源的电动势VU EIr在闭合电路时，仍然用电压表直接测量电源两端，测在闭合电路时，仍然用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？量值等于电源电动势吗？VU不等于电源电动势，测量值等于路端电压不等于电源电动势，测量值等于路端电压U当电源两端短路时，电流会是无穷大吗当电源两端短路时，电流会是无穷大吗？绝对不允许将电源两端用导线直接连在一起！绝对不允许将电源两端用导线直接连在一起！危险！不会，电源有内阻，此时电流为短路电流。不会，电源有内阻，此时电流为短路电流。路端电压路端电压 U 与闭合电路电流与闭合电路电流 I 之间的关系可以写成之间的关系可以写成 UIrE EUII短短断路断路短路短路O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像图像斜率斜率的绝对值的绝对值 表示电源的表示电源的内阻内阻 内阻越大，图线越陡内阻越大，图线越陡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 【例例1】在下图中，在下图中，R114，R29，当开关，当开关S切换到位置切换到位置1时，电流时，电流表的示数为表的示数为I10.2A;当开关当开关S切换到位置切换到位置2时，电流表的示数为时，电流表的示数为I20.3A。求电源的电动。求电源的电动势势E和和r。解解:得得:(思考：本题其实是测量电源电动势和内阻的一种方法，若把安培表换思考：本题其实是测量电源电动势和内阻的一种方法，若把安培表换成电压表，还能测出电源电动势和内阻吗？成电压表，还能测出电源电动势和内阻吗？)【例例2】在在U-I图象中，下列判断中，正确的是（图象中，下列判断中，正确的是（）A.被测电池的电动势为被测电池的电动势为1.5VB.被测电池的内电阻为被测电池的内电阻为2.0C.外电路短路时的电流约为外电路短路时的电流约为3.0AD.从图象的从图象的A点变化到点变化到B点，外电路电阻变小点，外电路电阻变小ACDU/VI/AOAB12340.51.01.5由由 得得1电源提供的功率（电源功率）：电源提供的功率（电源功率）：2电源的输出功率（外电路得到的功率）：电源的输出功率（外电路得到的功率）：3电源内阻上的热功率：电源内阻上的热功率：闭合电路中的功率关系闭合电路中的功率关系由于闭合电路中内、外电路的电流相等，由于闭合电路中内、外电路的电流相等，4.供电效率供电效率:对纯电阻电路对纯电阻电路,电源的效率电源的效率为为:O ORPrPm5.电源最大输出功率电源最大输出功率