第十二章電能

能量守恒定律12.2.1閉合電路的歐姆定律人教版（2019）授課人：MRYAN目錄contents閉合電路0102電動勢03歐姆定律及能量04路端電壓跟負載R的關系新課導入

電路中每個小燈泡的規(guī)格都相同，逐個點亮并聯(lián)的小燈泡，發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度逐漸變暗，逐個斷開開關，小燈泡又逐漸變亮，如何解釋這一現(xiàn)象呢？新課導入閉合電路01

由導線、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:電源外部的電路導線、電源、用電器1.閉合電路的結構：3.內電路:電源內部的電路閉合電路正極負極++++++

燈泡要持續(xù)的發(fā)光，那么電路中將有持續(xù)的電流，那電路中將要有持續(xù)的電荷移動.

電路中要有持續(xù)的電荷移動，那持續(xù)移動的電荷哪里來，靠誰來維持？電源的作用是什么？想一想請結合右圖，探究如下問題：3.電源外部電路中能量是如何轉化的？這種轉化又是如何實現(xiàn)的？1.判斷電源外部電路中的電場方向。2.正電荷在電源外部電路中如何移動？（以正電荷定向移動形成電流為例）正極負極++++++沿導線從正極指向負極在電場力作用下從正極向負極定向移動電能轉化為其他形式能；通過電流做功（流過用電器）想一想電源內部分析++++++------++++++++--------++++++3、在電源內部，正電荷（或自由電荷）所受的電場力方向與電荷移動方向相同還是相反？相反；結合電源示意圖，探究如下問題：1、在電源內部，電流方向如何？正電荷又是怎樣移動的？如果沒有這種移動，將會是什么結果？

從負極流向正極；正電荷從負極流向正極；不會有持續(xù)電流。2、電源內部有電場嗎？若有，方向如何？有；從正極指向負極正極負極電源+++++++++外電路內電路F電F非5．從做功與能量轉化的角度，你是怎樣理解電源在電路中的作用的？這種作用可以與生活中的什么現(xiàn)象類比？4.試猜想一下，正電荷在電源內部移動的過程中，除靜電力外，是否還受其它力作用，是否做功？有非靜電力；電場力做負功，非靜電力做正功。通過非靜電力做功，電源將其他形式能轉化為電能；與滑梯—升降機模型類似。電路玩滑梯外電路滑梯電池內部升降機電場力對正電荷做電勢能

重力對人做

重力勢能非靜電力對正電荷做克服電勢能拉力對人做克服重力勢能類比正功減小正功重力增加正功減小正功增加電場力電源和電動勢02(1)作用：使電路中產生持續(xù)電流（或電路兩端保持一定電壓）。(2)在外電路中，電能轉化為其他形式能；在內電路中，其他形式能轉化為電能。1、電源：電源就是通過非靜電力做功，把其他形式的能轉化為電能（電勢能）的裝置。（從能量轉化的角度看）電

源2.非靜電力(1)非靜電力的作用：把正電荷由______搬運到________，同時在該過程中非靜電力做功，將___________________轉化為電能。 (2)非靜電力的實質：在電池中是指___________，在發(fā)電機中是指____________。負極正極其他形式的能量化學作用電磁作用(3)從力的角度，非靜電力是電荷在電源內部受到的除靜電力之外的其它力的統(tǒng)稱。

不同的電源非靜電力做功的本領是不同的，我們用電動勢來表達電源的這種特性。1、定義：非靜電力把正電荷從負極移送到正極所做的功跟被移送的電荷量的比值。4、物理意義：反映電源把其他形式的能轉化為電能(電勢能)本領的大??；（電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內部從負極移送到正極所做的功）。3、單位：伏特V(1V=1J/C)2、公式：eg、干電池的電動勢為1.5V：表明在干電池內移送1C的電荷量時，可將1.5J的化學能轉化為電勢能。手機電池的電動勢為3.7V：表明在手機電池內移送1C的電荷量時，可將3.7J的化學能轉化為電勢能。電動勢（E）5、特點：（1）電動勢E由電源中非靜電力的特性（電源本身性質）決定，跟W、q無關，與電源的體積、形狀無關，與是否聯(lián)入電路及外電路的情況無關。（2）電動勢E越大，表明每移動1C的電荷，電源可把更多的其他形式的能量轉化為電勢能.6、電動勢的測量方法：對于理想電壓表（內阻為無窮大），測量值等于電動勢；對于實際電壓表（內阻為有限值），測量值小于電動勢。電壓表內阻越小，誤差越大。在沒有接入外電路時，電源兩極間的電壓電動勢E與電壓U的區(qū)別與聯(lián)系太陽能電池干電池鉛蓄電池鋰電池你了解電池嗎？生活中常見的電池內部內阻電動勢總電荷量放電狀態(tài)體積容量內阻電源的內阻在使用過程中變化較大，使用時間越長，內阻越大。例如，15Ah的蓄電池以1.5A電流為用電器供電，大約可以工作10h。電源有三個重要參數(shù):電動勢（E）、內阻（r）、容量用導線把電源、用電器連成的一個完整的電路。閉合電路：電源外部的電路叫外電路。包括用電器、開關導線等。外電路：電源內部的電路叫內電路。如發(fā)電機的線圈、電池的溶液等。內電路：

rERSAB外電路內電路1、基本概念閉合電路2）內電路：（1）內阻r（純電阻）：內電路的電阻。（2）內電壓U內：內電路上的電勢的降落。1）外電路：

（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內電路外電路ErrE內電路等效rE內電路RS外電路

在外電路中，電流方向由正極流向負極，沿電流方向電勢降低。

在內電路中，即在電源內部，通過非靜電力做功使正電荷由負極移到正極，所以電流方向為負極流向正極。2、閉合回路的電流方向

內電路與外電路中的總電流是相同的。ababcd3、電路中的電勢變化情況（1）在外電路中，沿電流方向電勢降低。（2）在內電路中，一方面，存在內阻，沿電流方向電勢也降低；另一方面，沿電流方向存在電勢“躍升”。ababcdbdac設電源電動勢為E，內阻為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、在時間t內外電路中有多少電能轉化為內能？rERK內電路外電路靜電力做正功，電勢能轉化為內能。E外=W電=UIt=I2Rt（純電阻）2、當電流通過內電路時，也有一部分電能轉化為內能，是多少？靜電力做正功，電勢能轉化為內能E內=Q內=I2rt3、電流流經電源時，在時間t內非靜電力做多少功？非靜電力做正功，把化學能轉化為電勢能。W非=Eq=EIt4、根據(jù)能量守恒定律，以上各能量之間有什么關系？非理論推導EIt=I2Rt+I2rtE=IR+IrI=ER+r(閉合電路歐姆定律)閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比．電源和電動勢02閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比．1、內容:E＝U外＋Ir2、表達式:3、推導式:E＝U外＋U內E＝IR＋IrU外＝E－Ir只適用于外電路為純電阻的閉合回路既適用于外電路為純電阻電路也適用于非純電阻電路說明：

1、

是外電路上總的電勢降落，習慣上叫路端電壓.

2、

是內電路上的電勢降落，習慣上叫內電壓.閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律的表達形式

表達式物理意義適用條件I＝電流與電源電動勢成正比，與電路總電阻成反比純電阻電路E＝I(R＋r)（1）E＝U外＋Ir（2）E＝U外＋U內（3）電源電動勢在數(shù)值上等于電路中內、外電壓之和（1）式適用于純電阻電路；（2）（3）式普遍適用EIt＝I2Rt＋I2rt（4）W＝W外＋W內（5）電源提供的總能量等于內、外電路中電能轉化為其他形式的能的總和（4）式適用于純電阻電路，（5）式普遍適用例：在如圖所示的電路中，電源的電動勢為1.5V，內阻為0.12Ω，外電路的電阻為1.38Ω,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反饋練習例.如圖所示，R1=8.0Ω，R2=5.0Ω，當單刀雙擲開關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和內電阻r。rSEAR1R212答案：r=1.0

Ω，E=1.80V電源和電動勢02RIU內U外E.r

一定I=ER+rU內=Ir

E=U外+U內RIU內U外E.r

一定I=

ER+rU內=Ir

E=U外+U內1.理論根據(jù)：（1）閉合電路歐姆定律（2）部分電路歐姆定律3.結論：路端電壓隨著外電阻的增大（減?。┒龃螅p?。?。2.邏輯推理：閉合開關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若R向右移動呢？路端電壓跟負載R(電路中消耗電能的元件)的關系4.兩種特例：R=0I=E/rU內=EU外=0E.r一定I=ER+rU內=Ir

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

E=U外+U內5.結論：當外電路短路時，電路中的電流I短=E/r，內電壓等于電動勢；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U外E.r

一定I=

ER+rU內=Ir

E=U外+U內你現(xiàn)在能解釋剛才的現(xiàn)象了嗎？s1s2L1L2L3s3為何新舊電池不能混用？解釋：電池用久后，里面的物質由于電化學反應發(fā)生變化，導致內電阻變大，內電阻分壓增大，輸出的電壓就減小。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的電阻器構成一閉合電路，則它的路端電壓是(

)A．0.10V

B．0.20VC．0.30V D．0.40VD電源和電動勢02E、rsR1AVR0路端電壓與電流的關系2．電源的U-I圖像(1)圖像的函數(shù)表達式：U＝E－Ir。(2)圖像表示：電源的外電路的特性曲線(路端電壓U隨電流I變化的圖像)，如圖所示是一條斜向下的直線。(3)當外電路斷路時(即R―→∞，I＝0)：縱軸上的截距表示電源的電動勢E(E＝U端)；當外電路短路時(R＝0，U＝0)：橫坐標的截距表示電源的短路電流I短=E/r。(條件：坐標原點均從0開始)(4)圖線的斜率：其絕對值為電源的內電阻，即r＝E/I短

＝

。(5)某點縱坐標和橫坐標值的乘積：為電源的輸出功率，在圖中的那塊矩形的“面積”表示電源的輸出功率。閉合電路的U-I圖象Uo

IEU0M（I0,U0）βαbaNI0Im1）圖中a為閉合電路的U-I

圖象b為部分電路(外電阻)的U-I圖象2）兩者的交點坐標表示該電阻接入電路時的路端電壓與電流（即工作時的實際電壓和實際電流——實際功率P實=U0I0）

3）a的斜率的絕對值表示電源內阻的大小、b的斜率的絕對值表示接入電路中外電阻的的大小電源的輸出電流與外電路電阻關系:拓展：I-R圖像拓展學習ORIr拓展：U-R圖像電源的路端電壓與外電路電阻的關系:ORUr拓展學習部分電路中電阻的U－I圖象與閉合電路中電源的U－I圖象的區(qū)別

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系對電源進行研究，路端電壓隨干路電流的變化關系圖象的物理意義表示導體的性質R＝

，R不隨U與I的變化而變化表示電源的性質，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阻聯(lián)系電源的電動