学教科版选修31 2.4电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律 课件（1）（42张）.ppt

电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律 第一课时 k 闭合电键k 灯泡亮吗 为什么 不会亮 没有电源 正极 负极 电源 1 在导线中 电场方向是怎样的 2 正电荷在导线中如何移动 电流方向是怎样的 3 如果电源只是平行板电容器 电流能持续很久吗 问题探究 顺时针 从正极到负极 电流不会持续太长时间 正负电荷会很快中和 4 如何让电路中有持续的电流呢 某个力将负极的正电荷源源不断地搬到正极 正极 负极 电源 5 在电源内部电场是怎样的 电流方向是如何 6 电源把正电荷从电源的负极搬到正极 电场力做正功还是负功 7 什么叫静电力 克服电场力做功的力是静电力吗 从能量的角度看 电源的作用是什么 负功 电流从负极到正极 静电场对电荷的作用力 非静电力 将其它能转换为电势能 电源在电路中的作用 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 1 定义 在电源内部非静电力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功 2 意义 电动势表示电源将其它形式的能转化为电势能的本领 3 公式 5 标量 方向 在电源内部从负极指向正极 单位 v 一 电动势 说明 电动势大小由电源自身的特性决定 跟电源中的非静电力有关 与电源的体积 外电路无关 4 大小 等于电源未接入电路时两极间的电势差 难点突破 电源电动势和电压的区别和联系 例1 下面是对电源电动势概念的认识 你认为正确的是 a 同一电源接入不同的电路 电动势就会发生变化b 1号干电池比7号干电池大 但电动势相同c 电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领 电源把其他形式的能转化为电能越多 电动势就越大d 电动势 电压和电势差虽名称不同 但物理意义相同 所以单位也相同 b 练习 关于电源电动势的说法正确的是 a 电动势跟电源内非静电力做功成正比 跟通过的电荷量成反比b 电动势e w非 q只是电动势的定义式而非决定式 电动势的大小由电源内非静电力的特性决定c 电动势e的单位与电势差的单位相同 都是伏特 所以电势差就是电动势d 电源的电动动势与外电路结构有关 外电路变化 通常电动势也要变化 b 1 定义 电源内部也是一段电路 也有电阻 称为电源的内电阻 简称内阻 用符号r表示 说明 电源内部也有电压 叫内电压 二 电源的内阻 2 电路和电阻的认识 外电路 内电路 讨论 1 若外电路中的用电器都是纯电阻r 在时间t内外电路中有多少电能转化为内能 内电路 外电路 q外 i2rt 2 内电路也有电阻r 当电流通过内电路时 也有一部分电能转化为内能 是多少 q内 i2rt 3 电流流经电源时 在时间t内非静电力做多少功 w eit 4 以上各能量之间有什么关系 结论 根据能量守恒定律 非静电力做的功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和 w q外 q内 即 eit i2rt i2rt 即 e ir ir u外 u内 是外电路上总的电势降落 习惯上叫路端电压 是内电路上的电势降落 习惯上叫内电压 1 表述 在外电阻为纯电阻电路的闭合电路中 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 2 常用变形公式 外电路是纯电阻的电路 三 闭合电路欧姆定律 适用于一切电路 随堂练习 1 一个电源接8 电阻时 通过电源的电流为0 15a 接13 电阻时 通过电源的电流为0 10a 求电源的电动势和内阻 2 如图所示 r为电阻箱 电表为理想电压表 当电阻箱读数为r1 2 时 电压表读数为u1 4v 当电阻箱读数为r2 5 电压表读数为u2 5v 求 电源的电动势e和内阻r 答案6v1 3 小张买了一只袖珍小电筒 用的是两节小的干电池 他取出电筒中的小灯泡 看到上面表明 2 2v0 25a 字样 小张认为产品设计人员的意图是使小灯泡在这两节干电池的供电下正常发光 由此 他推算了产品设计者设定的每节干电池的内阻参数 如果小张判断是正确的 那么 所设定的每节干电池的内阻是多少 2 4电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律 第二课时 路端电压跟负载的关系 明确哪些物理量变化 哪些物理量不变 一 分析 路端电压 闭合电路欧姆定律 r增大 r减小 电流减小 路端电压增大 电流增大 路端电压减小 如图电路 在改变滑动变阻器的阻值过程中 总阻值 电流 路端电压 内阻 电动势 两个特例 1 外电路断路时 断路时的路端电压等于电源电动势 5 2 外电路短路时 短路时的路端电压等于零 二 路端电压与负载的关系 设电源的电动势e 3v 内阻r 2 请根据路端电压与电流的关系式u e ir 以u为纵坐标 i为横坐标 做出u与i关系的函数图像 e v 1 路端电压u随电流i变化的图象 电源的外特性曲线 1 图象的函数表达 在横轴上的截距表示什么 图象斜率的绝对值表示什么 在纵轴上的截距表示什么 2 图象的物理意义 e i短 电源的电动势e 电源的短路电流 电源的内阻 内阻越大 图线倾斜得越厉害 图中u和u 分别表示什么 u表示路端电压 u 表示内电压 图线上每一点的纵横坐标乘积iu表示什么 表示电源的输出功率 图线上每一点对应的u i比值表示什么 表示外电阻 2 路端电压u与外电阻r的关系 纯电阻电路 思考 当外电阻r增大时 路端电压随r的变化图像是怎样的 路端电压随外电阻的增大而增大 当r增大到无穷大 即断路 时 i 0 u e 0 5 1 如图是某电源的路端电压u随干路电流i的变化图象 由图象可知 该电源的电动势为v 内阻为 3 课堂练习 2 在u i图像中 由图像作出的下列判断中 正确的是 a 被测电池的电动势为1 5vb 被测电池的内电阻为2 0 c 外电路短路时的电流约为3 0ad 从图像的a点变化到b点 外电路电阻变小 acd 3 如图所示为某一电源的u i图线 由图可知 a 电源电动势为2vb 电源内电阻为 c 电源短路时电流为6ad 电路路端电压为1v时 电路中电流为5a ad 4 有两节电池 它们的电动势分别为e1和e2 内电阻分别为r1和r2 将它们分别连成闭合电路 其外电路的电流i和路端电压u的关系如图所示 可以判定 ab a 图象交点所示状态 两电路的外电阻相等b e1 e2 r1 r2c 图象交点所示状态 两电路的总电阻相等d e1 e2 r1 r2 5 如图所示 是实验得到的小灯泡的u i图线 1 请解释小灯泡u i图线弯曲的原因是 2 将一节1 5v 内阻为3 的干电池接在该小灯泡的两端 则通过小灯泡的电流是 a 小灯泡的实际功率是 w 随着温度的升高 灯丝电阻率变大 0 3 0 18 2 4闭合电路欧姆定律 第三课时 闭合电路的动态分析 含容电路 例1在如图所示的电路中 r1 r2和r3皆为定值电阻 r4为可变电阻 电源的电动势为e 内阻为r 设电流表的读数为i 电压表的读数为u 当r4的滑动触头向图中a端移动时 a i变大 u变小b i变大 u变大c i变小 u变大d i变小 u变小 d 针对训练如图所示的电路 闭合开关s 待电路中的电流稳定后 减小r的阻值 则 a 电流表的示数减小b 电压表的示数减小c 电阻r2两端的电压减小d 路端电压增大 b 一 闭合电路的动态分析 路端电压的变化 各部分电压电流的变化 固定支路 可变支路 先分析 后分析 1 a灯与b灯电阻相同 当变阻器滑片向下移动时 对两灯明暗程度的变化判断正确的是 a a b灯都变亮b a b灯都变暗c a灯变亮 b灯变暗d a灯变暗 b灯变亮 b 课堂练习 滑动变阻器电阻如何变 a b分别与其如何连接 a b电压 电流 如何变 2 在如图所示的电路中 在滑动变阻器r2的滑动头向下移动的过程中 电压表和电流表的示数变化情况如何 滑动变阻器电阻如何变 a v分别与其如何连接 a v如何变化 3 如图所示 当滑动变阻器的滑动点p向右移动时 电流表 电压表的示数将如何变化 滑动变阻器电阻如何变 a v分别与其如何连接 a v如何变 4 滑动触头向下移动 判断电压表和电流表的示数变化 滑动变阻器电阻如何变 a v分别与其如何连接 a v如何变 两个结论 2 某一电阻增大 减小 时 与它串联或间接串联的电阻中的电流 两端电压 电功率都将减小 增大 1 某一电阻增大 减小 时 与它并联或间接并联的电阻中的电流 两端电压 电功率都将增大 减小 前提 只有一个电阻变化 串反并同 即 二 含电容器的电路 1 如图所示的电路中 电源的电动势恒定 要想使灯泡变暗 可以 a 增大r1b 减小r1c 增大r2d 减小r2 电容器稳定后相当于阻值无限大的元件 对电路作用是断路 简化电路时可去掉 ad