电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律-文档资料

1、.1第二章第二章 第四节第四节 电源的电动势和内阻电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律.2一、电池原理一、电池原理3.3.电源的内部电场方向如何？电源的内部电场方向如何？ 1.1.电源外部，正电荷将怎样移动？电源外部，正电荷将怎样移动？2.2.电源内部，正电荷将怎样移动？电源内部，正电荷将怎样移动？4.4.电源内部正电荷受到电场力方向？电源内部正电荷受到电场力方向？5.5.什么力来克服电场力做功？什么力来克服电场力做功？从正极到负极从正极到负极从正极指向负极从正极指向负极 阻力阻力非静电力非静电力从正极指向负极从正极指向负极从负极到正极从负极到正极+-+F.3二、电源二、电源（

2、从能量的角度看）（从能量的角度看）1.1.概念：电源是一种把其它形式能转化为电势能的概念：电源是一种把其它形式能转化为电势能的装置装置2.2.作用：将其它形式的能转变为电势能；保持导体作用：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）。两端有持续的电压（电势差）。 （1 1）根据电源的作用，可以把电源与我们生活中的什么）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？物体类比？（2 2）不同的电源中，非静电力做功的本领相同吗？）不同的电源中，非静电力做功的本领相同吗？思考思考.4+-+抽水机增加水的抽水机增加水的重力势能重力势能 电源增加电荷电源增加电荷的的电势能电势能

3、不同的抽水机不同的抽水机抽水的本领抽水的本领(举起高度举起高度)不同不同使单位质量的水所增加的使单位质量的水所增加的重力势能不同重力势能不同不同的电源不同的电源非静电力做功的本领不同非静电力做功的本领不同使单位正电荷所增加的使单位正电荷所增加的 电势能不同电势能不同抽水机抽水机电源电源.5 干电池干电池 1.5V 1.5V 微型电池微型电池 250V 3V 蓄电池蓄电池 200V 6V.6三、电动势三、电动势1.1.电动势：电源将其他形式的能转化为电势能的电动势：电源将其他形式的能转化为电势能的特性用电动势特性用电动势（electromotive force)表征，它等于表征，它等于电源未接入

4、电路时两极之间的电势差，用字母电源未接入电路时两极之间的电势差，用字母E表示。表示。2.2.电动势单位：电动势单位： 伏特（伏特（V V） 1V=1J/C 1V=1J/C.7生活中的电池生活中的电池太阳电池太阳电池干电池干电池铅蓄电池铅蓄电池锂电池锂电池锌汞电池锌汞电池.8四、电源的重要参数四、电源的重要参数.9锂离子锂离子电池电池标称电压标称电压3.6V容量：容量：950mA.h禁止禁止投入投入火中火中限制电压限制电压4.2V.103 3、电池的容量、电池的容量: :电池放电时能输出的总电荷量电池放电时能输出的总电荷量 单位：安单位：安时时(Ah) 毫安毫安时时(mAh)1、电源的电动势、电

5、源的电动势手机待机时间长短和哪个参数有关手机待机时间长短和哪个参数有关?四、电源的重要参数四、电源的重要参数2、电源的内阻、电源的内阻: :电源内部的电阻，简称内阻电源内部的电阻，简称内阻（internal resistance）.11A A、电路中每通过、电路中每通过1C1C的电量，电源把的电量，电源把2J2J的化的化学能转变为电能学能转变为电能B B、蓄电池两极间的电压为、蓄电池两极间的电压为2V2VC C、蓄电池在、蓄电池在1s1s内将内将2J2J的化学能转变成电能的化学能转变成电能D D、蓄电池将化学能转变为电能的本领比一、蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为节干电池（

6、电动势为1.5V1.5V）强）强1 1、铅蓄电池的电动势为、铅蓄电池的电动势为2V2V，这表示（，这表示（ ）课堂练习课堂练习.12闭合电路闭合电路rERK内电路内电路外电路外电路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、闭合电路一、闭合电路.133.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。.14 4.闭合电路的电流方向闭合电路的电流方向内电路与外电路中的总

7、电流是相同的内电路与外电路中的总电流是相同的.ababcd 在在外电路外电路中，电流方向中，电流方向由正极流向负极由正极流向负极. . 在在内电路内电路中，即在电源内部，通过非静电力做功使正中，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，所以电流方向电荷由负极移到正极，所以电流方向为负极流向正极为负极流向正极. .155.电路中的电势变化情况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。）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）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势也降低；另一方面，沿

8、电流方向存在电势“跃升跃升”。bdacabcd.16电路中电势降落关系电路中电势降落关系U内内U外外E结论：结论：E = U外外+ U内内ErRS+ + 电流电流+电动势电动势.17表述：在外电路为表述：在外电路为纯电阻的闭合电路纯电阻的闭合电路中，中，电流的大小跟电源的电动势成正比，跟内、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。外电路的电阻之和成反比。、对闭合电路、对闭合电路 +E UU外内()EIRr二、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律2 2、对纯电阻电路、对纯电阻电路 UIR外UIr内+IrEIRabU外RrU内EI.18rREIIrIRE或说明：说明：IrU内

9、 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。UIR外.193. 欧姆定律表达式的适用范围是什么？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？所描述的侧重点各有什么不同？E= U外 + U内rREI适用于纯电阻电路适用于纯电阻电路IrUE外普遍适用普遍适用)(rRIE.20外电路两端的电压叫路端电压外电路两端的电压叫路端电压、如图电路：、如图电路：R R增大，电流减小，路端电压增大增大，电流减小，路端电压增大R R减小，电流增大，路端电压减小减小，电流增大，路端电压减小路端电压

10、路端电压: :IrEU三、路端电压跟负载的关系三、路端电压跟负载的关系.21、两个特例：、两个特例：（2 2）外电路）外电路短路短路时时00ERIUr0路端，0RIE路端，U（1 1）外电路）外电路断路断路时时bdca断路断路abbdca短路短路RU E IrER r .221. 1.图象的函数表达：图象的函数表达： 即即U U是是I I 的一次函数；的一次函数； IrEU四四. .UI 关系图象关系图象2. 2.图象的物理意义：图象的物理意义： 在纵轴上的截距表示电源的电动势在纵轴上的截距表示电源的电动势E E； 在横轴上的截距表示电源的短路电流在横轴上的截距表示电源的短路电流 图象斜率的绝

11、对值表示电源的内阻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。内阻越大，图线倾斜得越厉害。rEI短IUr.23rEI 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.24例例1.在如图所示的电路中，电源的电动势为在如图所示的电路中，电源的电动势为1.5V，内阻为内阻为0.12，外电路的电阻为，外电路的电阻为1.38， 求电路求电路中的电流和路端电压中的电流和路端电压.解解：分析：分析

12、：已知电动势已知电动势 E = 1.5 V，内电阻，内电阻r = 0.12，外电阻，外电阻R = 1.38 由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律I =12. 038. 15 . 1rRE= 1 A路端电压路端电压 U=I R=11.38=1.38VRSEr经典例题经典例题.25I1R1+ I1r = I2 R2+ I2 r例例2.如图所示如图所示, R1= 14，R2= 9，当开关，当开关S切换到位置切换到位置1时，时，电流表的示数为电流表的示数为 I1= 0.2A；当开关；当开关S切换到位置切换到位置2时电流表的示时电流表的示数为数为I2= 0.3A.求电源的电动势求电源的电动势E和内阻和内

13、阻r.由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律解解：开关切换到位置开关切换到位置2：E = I1 R1+ I1 rE = I2 R2+ I2 r开关切换到位置开关切换到位置1：消去消去 E将将 r代入代入E = I1 R1+ I1 r 得得r =122211IIRIRI= 1E = 3VA21E rR1R2.26例图中滑动触头向下移动时判断各电表的示数变化情况。例图中滑动触头向下移动时判断各电表的示数变化情况。 V V1 1R R1 1A A2 2R R2 2V V2 2A A3 3R R3 3A A1 1解析：解析：触头触头R3R总总I干干U路路V1A1V2A2A33 闭合电路的动态分析闭合电路

14、的动态分析方法：方法：.27.28五、闭合电路中的能量转化五、闭合电路中的能量转化纯纯电电阻阻电电路路普普遍遍适适用用 根据能量守恒定律，非静电力做根据能量守恒定律，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。其他形式的能的总和。WWW总外内EItU ItU It外内PPP总外内EIU IU I外内22EItI RtI rt2EEIttRr22EII RI r2EEIRr.29二电路中的功率及效率问题二电路中的功率及效率问题.30.31 2如图所示，电动势为如图所示，电动势为E的电源与三个的电源与三个灯泡和三个电阻相接，只合上开关灯泡和三个电阻

15、相接，只合上开关S1，三，三个灯泡都能正常工作如果再合上个灯泡都能正常工作如果再合上S2，则，则下列表述正确的是下列表述正确的是() A电源的总功率减小电源的总功率减小 BL1上消耗的功率增大上消耗的功率增大 C通过通过R1上的电流增大上的电流增大 D通过通过R3上的电流增大上的电流增大.32小结小结 电路的功率和效率问题电路的功率和效率问题电源总功率电源总功率任意电路任意电路:P:P总总=EI=P=EI=P出出+P+P内内 纯电阻电路纯电阻电路: :电源内部电源内部消耗的功率消耗的功率P P内内=I=I2 2r=Pr=P总总-P-P出出 22EPIRrRr总电源的电源的输出功率输出功率任意电

16、路任意电路:P:P出出=UI=P=UI=P总总-P-P内内 纯电阻电路纯电阻电路: :222E RPI RR r出电源的效率电源的效率 任意电路任意电路: : 纯电阻电路纯电阻电路: :PU100%100%PE 出总R100%R r.33(1)I=1A(2)Q=1.2X10- -4C例例3.如图如图,E=10V,R1=4,R2=6,C=30F.电池内电池内阻可忽略阻可忽略.(1)闭合开关闭合开关S,求稳定后通过求稳定后通过R1的电流的电流.(2)然后将开关然后将开关S断开断开,求这以后流过求这以后流过R1的总电量的总电量.六、含电容器电路的分析六、含电容器电路的分析.34六、含电容器电路的分析

17、六、含电容器电路的分析思路方法：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。.35如图所示电路中，如图所示电路中，4个电阻阻值均为个电阻阻值均为R，电键，电键S闭合闭合时，有质量为时，有质量为m、带电荷量为、带电荷量为q的小球静止于水平放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置的平行板电容器的正中间现断开电键S，则下列，则下列说法正确的是说法正确的是( )A小球带负电小球带负电B断开电键后电容器的带电荷量减小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断开电键后带电小球向上运动.36 1.如图是某电源的路端电压如图是某电源的路端电压U随干路电流随干路电流I的变的变化图象化图象,由图象可知由图象可知,该电源的电动势为该电源的电动势为 V,内