闭合电路的欧姆定律讲稿.ppt
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1、关于闭合电路的欧姆定律第一页,讲稿共三十八页哦第二章第二章恒定电流恒定电流第七节第七节闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律第二页,讲稿共三十八页哦体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用,理解内、外电路的能量转化。用,理解内、外电路的能量转化。掌握闭合电路欧姆定律的推论过程。掌握闭合电路欧姆定律的推论过程。1.知识与能力知识与能力理解内、外电路的电势降落,理解闭合电路欧理解内、外电路的电势降落,理解闭合电路欧姆定律。姆定律。教学目标教学目标第三页,讲稿共三十八页哦通过分析闭合电路,体会它的能量转化,根通过分析闭合电路,体会它的能量转化,根据守恒定律解答题目
2、。据守恒定律解答题目。2.过程与方法过程与方法3.情感态度与价值观情感态度与价值观培养学生探究实验的热情,并引领提高其理培养学生探究实验的热情,并引领提高其理论与实践相结合的能力。论与实践相结合的能力。提高学生观察并独立思考的能力,让其在今后提高学生观察并独立思考的能力,让其在今后生活中都受益匪浅。生活中都受益匪浅。第四页,讲稿共三十八页哦教学重难点教学重难点重点:重点:知道电源电动势,内电压和外电压的含义。知道电源电动势,内电压和外电压的含义。掌握闭合电路欧姆定律的内容,学会闭合电路掌握闭合电路欧姆定律的内容,学会闭合电路欧姆定律的实际应用。欧姆定律的实际应用。难点:难点:闭合电路欧姆定律的
3、实际应用。闭合电路欧姆定律的实际应用。第五页,讲稿共三十八页哦知识导航知识导航1.闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律2.路端电压与负载的关系路端电压与负载的关系第六页,讲稿共三十八页哦1.闭合电路闭合电路的欧姆定律的欧姆定律我们在初中学过,用导线把电源和用电器连接起来,我们在初中学过,用导线把电源和用电器连接起来,组成闭合电路,电路中才有电流。这一节研究闭合电路组成闭合电路,电路中才有电流。这一节研究闭合电路中电压、电流、功率等问题。为此,先介绍一个表征电中电压、电流、功率等问题。为此,先介绍一个表征电源特性的物理量源特性的物理量电动势。电动势。电动势定义:电动势定义:电源的电动势等于电源没
4、接入电路时两电源的电动势等于电源没接入电路时两极间的电压极间的电压。电源有两个极,正极的电势高,负极的电势低,电源有两个极,正极的电势高,负极的电势低,两级间存在电压。两级间存在电压。不同的电源,两级间电压的大小不同的电源,两级间电压的大小不同不同。不接用电器时,干电池的电压约为。不接用电器时,干电池的电压约为1.5V,蓄电池,蓄电池的电压为的电压为2V。第七页,讲稿共三十八页哦不接用电器时,不接用电器时,电源两极间电压的大小是由电源本身电源两极间电压的大小是由电源本身的性质决定的的性质决定的。为表征电源的这种性质,物理学中引。为表征电源的这种性质,物理学中引入电动势的概念。电动势用符号入电动
5、势的概念。电动势用符号E表示。电动势的单表示。电动势的单位跟电压的单位相同,也是伏特。位跟电压的单位相同,也是伏特。为了让你更容易理解我们本节的内容,让我们先来为了让你更容易理解我们本节的内容,让我们先来学习一下简单的内容。下面我们介绍一下闭合电路,内学习一下简单的内容。下面我们介绍一下闭合电路,内电路和外电路。电路和外电路。第八页,讲稿共三十八页哦闭合电路:闭合电路:只有用导线把电源、用电器连成一个只有用导线把电源、用电器连成一个闭合电路,电路中才有电流。闭合电路,电路中才有电流。外电路:外电路:如下图所示,用电器、导线组成外电如下图所示,用电器、导线组成外电路。路。内电路:内电路:如下图所
6、示,电源内部是内电路。如下图所示,电源内部是内电路。RSrEBA内电路内电路外电路外电路闭合电路由内电路闭合电路由内电路和外电路组成和外电路组成第九页,讲稿共三十八页哦 在外电路中,正电荷在恒定电场的作用下由正在外电路中,正电荷在恒定电场的作用下由正极移向负极;在电源中,非静电力把正电荷由负极移极移向负极;在电源中,非静电力把正电荷由负极移向正极。向正极。正电荷在静电力的作用下从电势高的位置向电正电荷在静电力的作用下从电势高的位置向电势低的位置移动,电路中正电荷的定向移动方向就是势低的位置移动,电路中正电荷的定向移动方向就是电流的方向,所以电流的方向,所以在外电路中,沿电流方向电势降在外电路中
7、,沿电流方向电势降低低。由于正电荷沿某方向的移动与负电由于正电荷沿某方向的移动与负电荷沿相反方向的移动等效,本节讨论仍荷沿相反方向的移动等效,本节讨论仍认为电路中是正电荷在做定向移动。认为电路中是正电荷在做定向移动。第十页,讲稿共三十八页哦设甲图中间的电源是一个化学电池,电池设甲图中间的电源是一个化学电池,电池的正极和负极附近分别存在着化学反应层。反的正极和负极附近分别存在着化学反应层。反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移至电势高处,在这两个地方,沿电流方低处移至电势高处,在这两个地方,沿电流方向电势向电势“跃升跃升”。这样,整个闭合电路的电
8、势。这样,整个闭合电路的电势高低变化情况就如图乙所示。图中各点位置的高低变化情况就如图乙所示。图中各点位置的高低表示电路中相应各点电势的高低高低表示电路中相应各点电势的高低。RSrEBA内电路内电路外电路外电路甲甲乙乙第十一页,讲稿共三十八页哦图乙中,图乙中,a为电源正极,为电源正极,b为电源负极。外电为电源负极。外电路电阻为路电阻为R,闭合电路的电流为,闭合电路的电流为I。我们分三个部分。我们分三个部分考虑整个电路中的能量转化。考虑整个电路中的能量转化。1.在时间在时间t内,外电路中电流做功产生的热为:内,外电路中电流做功产生的热为:Q外外=I2Rt 2.内电路与外电路一样,也存在着恒定电场
9、,内电路与外电路一样,也存在着恒定电场,正电荷也是在静电力的作用下移动的,这一区域正电荷也是在静电力的作用下移动的,这一区域的电阻是内电阻,记为的电阻是内电阻,记为r,。在时间,。在时间t内,内电路中内,内电路中电流做功产生的热为:电流做功产生的热为:第十二页,讲稿共三十八页哦Q内内=I2rt 3.bc和和da是化学反应层。设两反应层电动势之和为是化学反应层。设两反应层电动势之和为E,则时间,则时间t内非静电力做的功为:内非静电力做的功为:W=Eq=EIt根据能量守恒定律,非静电力做的功应该等于内外根据能量守恒定律,非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和,即电路中电能转化
10、为其他形式的能的总和,即W=Q外外+Q内内,所以,所以第十三页,讲稿共三十八页哦EIt=I2Rt+I2rt整理后得到整理后得到E=IR+Ir也就是也就是第十四页,讲稿共三十八页哦闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟闭合电路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。内、外电路的电阻之和成反比。我们用我们用U外外表示式中的表示式中的IR,它是外电路上总的,它是外电路上总的电势降落,习惯上叫做路端电压;用电势降落,习惯上叫做路端电压;用U内内表示式中表示式中Ir,它是内电路的电势降落。所以闭合电路的欧姆定律,它是内电路的电势降落。所以闭合电路的欧姆定律的公式也可以写成:的公式也可以
11、写成:闭合电路的欧姆定律:闭合电路的欧姆定律:E=U外外+U内内第十五页,讲稿共三十八页哦这就是说,这就是说,电源的电动势等于内外电路电势降落电源的电动势等于内外电路电势降落之和之和。这个结论在甲图中已经形象的表示出来了:从。这个结论在甲图中已经形象的表示出来了:从电源正极电源正极a沿闭合电路的沿闭合电路的b、c、d绕一周再回到绕一周再回到a时,时,一路上电势降落的总和,必定等于电势升高的总和。一路上电势降落的总和,必定等于电势升高的总和。ab间的电势降落为间的电势降落为U外外,cd间的电势降落为间的电势降落为U内内,而,而bc、da电势跃升的总和就是电动势电势跃升的总和就是电动势E。电源的种
12、类很多,形成非静电力的机理也不一样。电源的种类很多,形成非静电力的机理也不一样。但对于所有电源,第一个闭合电路的欧姆定律的公式所但对于所有电源,第一个闭合电路的欧姆定律的公式所表示的闭合电路的欧姆定律都是成立的。表示的闭合电路的欧姆定律都是成立的。第十六页,讲稿共三十八页哦电源加在负载(用电器)上的电源加在负载(用电器)上的“有效有效”电压是路电压是路端电压,所以研究路端电压与负载的关系有实际意义。端电压,所以研究路端电压与负载的关系有实际意义。下面我们通过一个实验验证一下这个说法。同学们如果下面我们通过一个实验验证一下这个说法。同学们如果有条件可以亲自操作实验,这样你会更容易掌握所学知有条件
13、可以亲自操作实验,这样你会更容易掌握所学知识。识。2.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:外电路的电势降落,也就是外电路两端的电外电路的电势降落,也就是外电路两端的电压,通常叫做路端电压。压,通常叫做路端电压。第十七页,讲稿共三十八页哦按下图所示连接电路。闭合开关按下图所示连接电路。闭合开关S0以接通电源,以接通电源,再闭合开关再闭合开关S,改变外电路的,改变外电路的电阻电阻R,观察路端电压怎,观察路端电压怎样随着负载的变化而变化。样随着负载的变化而变化。认真观察电路图,然认真观察电路图,然后连接实际电路,根据指后连接实际电路,根据指示操作实验,记录数据,示操作实验,记
14、录数据,看能得到一个怎样的结果。看能得到一个怎样的结果。研究路端电压研究路端电压实验实验AVSR0RS0第十八页,讲稿共三十八页哦实验表明:实验表明:当外电阻增大时,电流减小,路端当外电阻增大时,电流减小,路端电压增大;当外电路减小时,电流增大,路端电电压增大;当外电路减小时,电流增大,路端电压减小。压减小。现在用前面学过的知识讨论它们之间的关系。现在用前面学过的知识讨论它们之间的关系。由由E=U外外+U内内和和U内内=Ir可以求得路端电压的表达式:可以求得路端电压的表达式:U=E-Ir就某个电源来说,电动势就某个电源来说,电动势E和和内阻内阻r是一定的,当外是一定的,当外电阻电阻R增加时,由
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