教科版选修31 第二章第4节 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律 课件（37张）.ppt

2 4电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律 第二章直流电路 电源 1 能把自由电子从负极搬到正极的装置 2 作用 保持导体两端的电势差 电压 使电路有持续的电流 电源的电动势和内阻 一 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 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 非静电力 资料卡 电源内使正 负电荷分离 并使正电荷聚积到电源正极 负电荷聚积到电源负极的非静电性质的作用 电源内部的非静电力使电源两极间产生并维持一定的电势差 当电源两极与电路 例如导体 接通后 在静电力推动下 正电荷从电源正极经电路移至负极 电势降低 在电源内部 非静电力克服静电力的阻碍 使正电荷又从负极经电源内部移至正极 从而形成电荷流动的回路 因此 静电力和非静电力是构成电流回路的两个必要因素 非静电力有不同的来源 在化学电池 干电池 蓄电池 中 非静电力是一种与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用 在温差电源中 非静电力是一种与温度差和电子浓度差相联系的扩散作用 在一般发电机中 非静电力起源于磁场对运动电荷的作用 即洛伦兹力 变化磁场产生的有旋电场也是一种非静电力 但因其力线呈涡旋状 通常不用作电源 也难以区分内外 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 5v1 5v 微型电池250v3v 蓄电池200v6v 1 某种干电池非静电力把1c正电荷在电源内从负极移送到正极时做1 5j的功 把1 5j化学能转化成1 5j的电势能 2 某种纽扣电池非静电力把1c正电荷在电源内从负极移送到正极时做3 0j的功 把3 0j化学能转化成3 0j的电势能 3 某种蓄电池非静电力把1c正电荷在电源内从负极移送到正极时做6 0j的功 把6 0j化学能转化成6 0j的电势能 资料卡 二 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 electromotiveforce 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 各种电池 生活中的电池 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 a h 毫安 时 ma h 1 电源的电动势 手机待机时间长短和哪个参数有关 三 电源的重要参数 2 电源的内阻 电源内部的电阻 简称内阻 internalresistance 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2vc 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 abd 课堂练习 闭合电路 部分电路 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 4 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 对纯电阻电路 二 闭合电路欧姆定律 说明 2 是内电路上的电势降落 习惯上称内电压 3 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 例题p58 a b 断路 短路 1 图象的函数表达 即u是i的一次函数 四 u i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0 005 0 1 干电池小于1 电流太大 烧坏电源 还可能引起火灾 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 w e外 e内 即 eit i2rt i2rt 1 外电路中 电能转化其它形式的能 同时电源的内电阻将电能转化为内能 电源提供的总能量等于内 外电路中电能转化为其他形式的能的总和 2 上述所消耗的电能 均由电源提供 电源将其它形式的能转化为电能 电源的电动势越大 将其它形式的能转化为电能的本领越大 五 闭合电路中的能量转化 e u外 u内 ei u外i u内i eit u外it u内it w w外 w内 适用于纯电阻电路 普遍适用 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 5v 内电阻r 0 12 外电阻r 1 38 由闭合电路欧姆定律 i 1a 路端电压 u ir 1 1 38 1 38v 经典例题 i1r1 i1r i2r2 i2r 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 i1r1 i1r e i2r2 i2r 开关切换到位置1 消去e 将r代入e i1r1 i1r得 r 1 e 3v 1 i 1a 2 q 1 2x10 4c 例3 如图 e 10v r1 4 r2 6 c 30 f 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 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 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 0 5 课堂训练 2 如图所示 电源的电动势和内阻都保持不变 当滑动变阻器的滑动触点向左端移动时 a 电压表的读数增大 电流表的读数减小b 电压表和电流表的读数都增大c 电压表和电流表的读数都减小d 电流表的读数增大 电压表的读数减小 a 1 当外电阻增大时 电流 路端电压 2 当外电阻减小时 电流 路端电压 减小 增大 增大 减小 6 3 外电路断路