电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律.ppt

第二章 第四节 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律,一、电池原理,3.电源的内部电场方向如何？,1.电源外部，正电荷将怎样移动？,2.电源内部，正电荷将怎样移动？,4.电源内部正电荷受到电场力方向？,5.什么力来克服电场力做功？,从正极到负极,从正极指向负极 阻力,非静电力,从正极指向负极,从负极到正极,二、电源（从能量的角度看）,1.概念：电源是一种把其它形式能转化为电势能的装置 2.作用：将其它形式的能转变为电势能；保持导体两端有持续的电压（电势差）。,（1）根据电源的作用，可以把电源与我们生活中的什么物体类比？,（2）不同的电源中，非静电力做功的本领相同吗？,思考,抽水机增加水的重力势能,电源增加电荷的电势能,不同的抽水机 抽水的本领(举起高度)不同 使单位质量的水所增加的重力势能不同,不同的电源 非静电力做功的本领不同 使单位正电荷所增加的 电势能不同,抽水机,电源,干电池 1.5V 1.5V,微型电池 250V 3V,蓄电池 200V 6V,三、电动势,1.电动势：电源将其他形式的能转化为电势能的特性用电动势（electromotive force)表征，它等于电源未接入电路时两极之间的电势差，用字母E表示。,2.电动势单位： 伏特（V） 1V=1J/C,生活中的电池,四、电源的重要参数,锂离子 电池,标称电压3.6V,容量： 950mA.h,禁止投入火中,限制电压4.2V,3、电池的容量:电池放电时能输出的总电荷量 单位：安时(Ah) 毫安时(mAh),1、电源的电动势,手机待机时间长短和哪个参数有关?,四、电源的重要参数,2、电源的内阻:电源内部的电阻，简称内阻（internal resistance）,A、电路中每通过1C的电量，电源把2J的化学能转变为电能 B、蓄电池两极间的电压为2V C、蓄电池在1s内将2J的化学能转变成电能 D、蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V）强,1、铅蓄电池的电动势为2V，这表示（ ）,AD,课堂练习,闭合电路,内电路,外电路,2.外电路和内电路: （1）外电路:电源外部的用电器和导线等构成外电路. （2）内电路:电源内部的电路是内电路.,1.闭合电路：闭合电路是指电荷沿电路绕一周可回到原位置的电路。一个简单的闭合电路由电源、用电器、导线和开关组成。,一、闭合电路,3.外电阻和内电阻,（1)外电阻：外电路的总电阻；,（常称为电源的内阻 ）,(2)内电阻： 内电路的电阻。,4.闭合电路的电流方向,内电路与外电路中的总电流是相同的.,在外电路中，电流方向由正极流向负极. 在内电路中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向为负极流向正极.,5.电路中的电势变化情况,（1）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，沿电流方向存在电势“跃升”。,电路中电势降落关系,U内,U外,E,结论：E = U外+ U内,+,+,+,表述：在外电路为纯电阻的闭合电路中，电流的大小跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。,、对闭合电路,二、闭合电路欧姆定律,2、对纯电阻电路,说明：,2、 是内电路上的电势降落，习惯上称内电压.,1、 是外电路上总的电势降落，习惯上称路端电压（外电压），是电源加在负载（用电器）上的“有效”电压。,3. 欧姆定律表达式的适用范围是什么？ 所描述的侧重点各有什么不同？,E= U外 + U内,适用于纯电阻电路,普遍适用,外电路两端的电压叫路端电压,、如图电路：,R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,路端电压:,三、路端电压跟负载的关系,、两个特例：,（2）外电路短路时,（1）外电路断路时,断路,短路,1.图象的函数表达： 即U是I 的一次函数；,四.UI 关系图象,2.图象的物理意义： 在纵轴上的截距表示电源的电动势E； 在横轴上的截距表示电源的短路电流 图象斜率的绝对值表示电源的内阻 ，内阻越大，图线倾斜得越厉害。,3.断路和短路 （1）断路：R无穷大，I 为0，I、 r也为0 ，U = E 。（电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压） （2）短路：R=0 ， ，r 很小（蓄电池0.0050.1 ，干电池小于1），电流太大，烧坏电源，还可能引起火灾.,例1.在如图所示的电路中，电源的电动势为1.5V，内阻为0.12，外电路的电阻为1.38， 求电路中的电流和路端电压.,解：,分析：,已知电动势 E = 1.5 V，内电阻 r = 0.12，外电阻R = 1.38 ,由闭合电路欧姆定律,I =,=,= 1 A,路端电压,U=I R=11.38=1.38V,经典例题,I1R1+ I1r = I2 R2+ I2 r,例2.如图所示, R1= 14，R2= 9，当开关S切换到位置1时，电流表的示数为 I1= 0.2A；当开关S切换到位置2时电流表的示数为I2= 0.3A.求电源的电动势E和内阻r.,由闭合电路欧姆定律,解：,开关切换到位置2：,E = I1 R1+ I1 r,E = I2 R2+ I2 r,开关切换到位置1：,消去 E,将 r代入E = I1 R1+ I1 r 得,r =,= 1,E = 3V,例图中滑动触头向下移动时判断各电表的示数变化情况。,解析：,3 闭合电路的动态分析方法：,五、闭合电路中的能量转化,纯电阻电路,普遍适用,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。,二 电路中的功率及效率问题,2 如图所示，电动势为E的电源与三个灯泡和三个电阻相接，只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作如果再合上S2，则下列表述正确的是( ) A电源的总功率减小 BL1上消耗的功率增大 C通过R1上的电流增大 D通过R3上的电流增大,小结 电路的功率和效率问题,(1)I=1A,(2)Q=1.2X10-4C,例3.如图,E=10V,R1=4,R2=6,C=30F.电池内阻可忽略. (1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流. (2)然后将开关S断开,求这以后流过R1的总电量.,六、含电容器电路的分析,六、含电容器电路的分析,思路方法：,1、电路稳定后，电容器在电路中就相当于断路;,2、电路稳定后，电容所在电路无电流，所以其两端的电压就是所在支路两端的电压;,3、电路的电压、电流变化时，会引起电容器的充放电，进而引起内部电场的变化。,如图所示电路中，4个电阻阻值均为R，电键S闭合时，有质量为m、带电荷量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中间现断开电键S，则下列说法正确的是( ) A小球带负电 B断开电键后电容器的带电荷量减小 C断开电键后带电小球向下运动 D断开电键后带电小球向上运动,1.如图是某电源的路端电压U随干路电流I的变化图象,由