《电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律》

1、教师： 学生： 学科： 物理 时间： 课 题（课型） 电源的电动势和内阻 闭合电路的欧姆定律教 学 目 标或考 点 分 析：1知道电动势和内阻是表征电源特性的物理量。2理解电源的路端电压与电动势的关系U=E-Ir，会解释测得的电源路端电压区别于电源电动势的原因。3理解闭合电路欧姆定律，并会用它来计算电路电路问题。4、对动态电路的分析5、含电容器的电路计算教学重难点：1.重点：正确理解电动势的物理意义；对闭合电路欧姆定律的理解和应用2.难点：路端电压、电流随外电阻变化规律. 动态电路分析，含电容器的电路计算教学方法：知识梳理、例题讲解、归纳总结、巩固训练知识回顾：1、要使导体中形成电流，必须满足

2、哪些条件？ （1）导体内必须存在自由电荷 （2）导体两端必须存在电压 2、要使电路中形成持续、稳定的电流，必须满足哪些条件？ （1）电路必须闭合 （2）电路中必须存在电压 3、电源在电路中的作用是什么？ 及时地把从电源负极经过导线流到电源正极的自由电子通过电源内部搬运回电源负极， 使电源正、负极上的电荷保持一定，使导线两端的电压维持不变，从而使电路中有持 续的，稳定不变的电流流过。思考：电源内部是什么力把电子从正极搬运到负极呢?电源新课教学：电源的特点1. 电源能维持电荷的流动是因为它具有把自由 电荷从负极经电源内部搬运到正极的能力2.正负极堆积着正负电荷，所以电源内部存在着由正极指向 负极的

3、静电场3.要把自由电子从负极搬运到正极就要克服静电场对电荷的作用力4.一定存在着“非静电力”，它像个“搬运工” 干电池非静电力是化学作用 发电机非静电力是电磁作用5、电源在电路中的作用：将其它形式的能转变为电能；保持导体两端有持续的电压。 思考：电源内部的能量是怎样转化的？电源内部非静电力克服电场力做功，把其他形式的能转化为电势能一、电动势1、定义：非电场力将电量为q的正电荷从电源负极移到正极的过程中非电场力做的功W非与移动电荷电量q的比值叫做电源的电动势。2、定义式：3、单位：伏特（ V ） 1V=1J/C4、物理意义：反映了电源将其他形式的能转化为电能本领的大小或者说反映了电源内部非电场力

4、做功本领的大小。数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。5、对电动势的理解：电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟电源是否接入外电路无关。E=W非/q是电动势的定义式，E只与电源本身的结构（如：电池的正、负极村料,及电解液的化学性质）有关，跟W非及q无关。电动势是标量，但习惯上给电动势规定方向，规定电动势的方向与电源内部的电流方向相同，即由电源负极指向正极。由E=W非/q可知，当q=1C时，E=W非，它的含义是：电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。由于，非电场力做了多少功，就有多少其它形式的能转化为电势能，因

5、此，电动势在数值上也可以说等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极电源所转化的能量 。如：干电池的电动势为1.5V，表示干电池将1C的正电荷从电源负极搬到正极，非电场力要做功1.5J，电源要将1.5J的其它形式的能转化为1.5J的电势能。再如：蓄电池的电动势为2V，表示蓄电池将1C的正电荷从电源负极搬到正极，非电场力要做功2J，电源要将2J的其它形式的能转化为2J的电势能。电源电动势可以直接用伏特表进行测量：把伏特表直接接在电源的两极上所测出的电压就是电源的电动势。电源电动势等于电源还没有接入电路时电源两极间的电压。6、 电动势与电压的区别 电动势：，W表示电源内部非静电力做的功，

6、其它形式能转化为电势能，E反映电源的特， 性，反映电源把其它形式能转化为电能的本领。 电压：，表示电源外部电场力做的功，表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消耗的电势能，电压表示移动单位正电荷消耗的电势能。 反映把电势能转化为其它形式能的本领，电势差表征电场的性质。例1、关于电动势，下列说法正确的是（ ）A. 在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做正功，电势能增加B. 对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大C. 电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多D. 电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多例2、铅

7、蓄电池的电动势为2V，这表示（ ）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、 蓄电池未接入电路时两极间的电压为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。例题3、关于电动势，下列说法中正确的是 A在电源内部，由负极到正极的方向为电动势的方向B在闭合电路中，电动势的方向与内电路中电流的方向相同C电动势的方向是电源内部电势升高的方向D电动势是矢量例题4关于电源电动势，下列说法中正确的是 ( )A同一电源接入不同的电路，电动势会发生改变B电源电动势就是接入电源两极间的电压表测量的电压C电源电动势表征电源把其他

8、形式的能转化为电能本领的物理量，与是否接有外电路无关 D电源电动势与电势差是一回事2、 闭合电路欧姆定律 内电路、外电路、内电阻、外电阻 外电路：电源外部电流从正极板到负极板叫外电路。包括用电器、导线等.外电阻：外电路的总电阻.内电路：电源内部电流从负极板到正极板叫内电路。 内电阻：内电路的电阻内电压：电源内阻上分得的电压路端电压：外电路两端的电压，即电源的输出电压闭合电路由电源外部的电路（外电路）和电源内部的电路（内电路）组成来源:Zxxk.理论分析表明，在闭合电路中，电源内部电势升高的数值等于电路中外电阻上的电势降落与内电阻上电势降落之和，即EU外U内设闭合电路中的电流为I，外电阻为R，内

9、阻为r，由欧姆定律可知U外IRU内Ir代入式得：电压表达式：EIRIr电流表达式：式表示：闭合电路中的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，这个结论叫做闭合电路欧姆定律适用范围：外电路是纯电阻电路三路端电压（外电路上电势的降落）跟负载的关系UEU内EIr （1）当外电阻增大时，内电压，路端电压。当外电路断开时，。这就是用电压表直接测量开路时两端电压即为电动势值的原因 （2）当外电阻减小时，内电压，路端电压。当电源短路时，。由于短路电流很大，电源易烧坏，还可能引起火灾，因此要千万避免短路 （3）路端电压也可以表示为：，也可以得到路端电压随外电阻的增大而增大的结论。四U-I图像A

10、、图线与纵轴交点表示电路断开情况，交点的纵坐标为电源电动势E.B、图线与横轴交点表示外电路短路情况，交点横坐标为短路电流I短=E/r.C、图线斜率值(tan )表示电源的内电阻r=U/I.由于一般电源的内阻r很小，故外电压U随电流I的变化不太明显，实际得到的图线往往很平，只画在坐标纸上的上面一小部分，为了充分利用坐标纸，往往将横轴向上移。此时应注意，图线与横轴的交点并非短路电流，不可盲目用它求内阻，但图线与纵轴的交点仍代表电动势E，图线的斜率的绝对值仍等于内阻r.五、闭合电路中的功率六、电源的功率和效率1、电源的效率：2、在闭合电路中，当外电路是纯电阻电路时：P出与外电阻R的函数关系可用如图所

11、示图像表示，由图像可以看出：（1）当R外=r时,P出最大，且最大值为（2）当R接近r阻值的方向变化时，P出增大，当R向远离阻值的方向变化时，P出减小。注意：（1）当电源输出功率最大时，效率并不最大，=50。当R时，100，但此时P出0，无实际意义。 （2）对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路电流的大小，即根据I2R来判断，与输出功率大小的判断方法不同例题5、已知如图，E=6V，r=4，R1=2，R2的变化范围是010。求：E rR2R1 电源的最大输出功率； R1上消耗的最大功率； R2上消耗的最大功率。例题6、如图所示，R1 = 8.0 W，R2 = 5.0 W，当单刀双掷开关

12、 S 扳到位置 1 时，则得的电流 I1 = 0.20 A；当S 扳到位置 2 时，测得电流 I 2 = 0.30 A。求电源电动势E 和内电阻r 。rSEAR1R212例题7、直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的（）A总功率一定减小 B效率一定增大C热功率一定减小 D输出功率一定先增大后减小例题8、在如图所示的电路中，R1=2 ，R2=R3=4 ，当电键K接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当电键K接b时，电压表示数为4.5 V，试求： (1)电键K接a时，通过电源的电流和电源两端的电压； (2)开关K接b时，电

13、源的电动势和内电阻；     (3)当电键K接c时，通过R2的电流。U/VI/Ao2015105ab例题9、如图，图线a是一电源的伏安特性曲线，图线b是一定值电阻的伏安特性曲线若已知该电源的内阻为2.0，则这只定值电阻的阻值为_例10、如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率PE随电流I变化的图线，抛物线ODC为同一直流电源内部放热功率Pr随电流I变化的图线，若A、D对应的横坐标为2A，则下面说法不正确的是()A电源电动势为3V，内阻为1B线段AD表示的功率为2WC电流为2A时，外电路电阻为0.5D电流为3A时，外电路电阻为2例题121212

14、121212：例题12、电路中路端电压U随干路电流I变化的关系，如图所示，则电源的电动势E和内阻r分别是（ )A.E1.0V，r5.0B.E1.0V，r2.5C.E2.0V，r5.0D.E2.0V，r2.5例题13、在测电源电动势和内阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a 、b 为图线上两点，则在相应的状态下（ ）A 电源的输出功率Pa>PbB 电源的内电压内Ub内C 电源连接的外电路电阻Ra>RbD 电源的效率a>b例题14、电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U为路

15、端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为、.由图可知、的值分别为(      )A、              B、   C、              D、含电容器的电学计算例题15、如图所示，电源电动势E=6V，内阻r=1，电阻R1=2

16、，R2=3，R3=7.5，电容器的电容C=4F开关S原来断开，现在合上开关S到电路稳定，试求：（1）S断开时电容器的带电量；（2）S合上电路稳定后电容器的带电量；（3）这一过程中通过电流表的电荷量和流过电流表的电流方向（回答向上或向下）R2R3R4R1E rKC例题16、如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0 V，内阻r=1.0 ；电阻R1=10 ,R2=10 ,R3=30 ,R4=35 ；电容器的电容C=10 F.电容器原来不带电.求接通电键K并达到稳定这一过程中流过R4的总电量。 R2R1SCR3E r例题17、如图所示，E10 V, r1, R1R35 , R24，C100F。当S断开

17、时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态。求：(1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；(2)S闭合后流过R3的总电荷量。R1 R3R2ECA B BC C C例题18、如图电路中，电源内阻不计.为使电容器的带电量增大，可采取以下哪些方法（） A.增大R1; B.增大R2; C.增大R3 D.减小R1例题19、例题20、如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40cm电源电动势E=24V，内电阻r=1，电阻R=15闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4m/s竖直向上射入板间若小球带电量为q=1×10-2C，质量为m=2×10

18、-2kg，不考虑空气阻力那么（1）滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？（2）此时，电源的输出功率是多大？（取g=10m/s2）动态直流电路分析方法分析解答这类习题的一般步骤：1、 确定电路的外电阻，外电阻R外总如何变化；说明： 当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，电路的总电阻一定增大（或减小） 若电键的闭合使串联的用电器增多，总电阻增大；若电键的闭合使并联的支路增多，总电阻减小。如图所示分压电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与电器并联（以下简称并联段），另一段与并联部分相串联（以下简称串联段）；设滑动变阻器的总电阻为R，灯泡的电阻为R灯，与灯泡并联的那一段电

19、阻为R并­，则分压器的总电阻为：由上式可以看出，当R并减小时，R总增大；当R并增大时，R总减小。由此可以得出结论：分压器总电阻的变化与并联段电阻的变化情况相反，与串联段电阻的变化相同。（2）根据闭合电路欧姆定律确定电路的总电流如何变化；（3）由U内=I总r确定电源内电压如何变化；（4）由U外=EU内确定电源的外电压如何（路端电压）如何变化；（5）由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两的电压如何变化；（6）确定支路两端电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化（可利用串联电路的电压关系、并联电路的电流关系）。基本方法一、“先总后分”。即先判断总电阻和总电流如何变化：例21、如图，当R3

20、变小时，R1 、R2上的电流、电压及灯泡的亮度如何变化？二、“先干后支”。即先分析干路部分，再分析支路部分： 分析时要注意电源内阻必须考虑，且电源内阻是在干路上，根据部分电路欧姆定律有：，总电流增大，则内阻上电压增大。同理有：，则R1两端的电压增大，即电压表读数增大。最后由和可判断并联部分的电压是减小的。三、“先定后变”。即先分析定值电阻所在支路，再分析阻值变化的支路： 并联部分有两个支路，其中R2是定值电阻，那么，通过R2的电流I2为：，并联部分电压变小，则I2变小。电阻R3和灯泡所在的支路阻值是变化的，故不能直接由电压的变化判断其电流的变化。需根据并联电路电流关系来判断，即由得，再由前面的

21、分析可知，I3是增大的，因此灯泡会变亮。四、“并同串反” “并同”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。电路中R2上的电流、电压、功率都是变小的。“串反”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率将增大。电路中与R3串联的灯泡上的电流、电压、功率都是增大的。至此，本题的分析结束。注意“串反并同”法则的应用条件：单变量电路。对于多变量引起的电路变化，若各变量对同一对象分别引

22、起的效果相同，则该原则的结果成立；若各变量对同一对象分别引起的效果相反，则“串反并同”法则不适用。图2例22如图2所示，电源的电动势为E，内电阻为r，外电路接有定值电阻R1和滑动变阻器R，合上开关K，当滑动变阻器的滑动头P从R的最左端移到最右端的过程中 A电压表读数一定变大 B电压表读数一定变小CR1消耗的功率一定变小DR消耗的功率一定变小AR2R1R3Brab例23.如图是一火警报警的一部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是：（ ) AI变大，U变大 BI

23、变小，U变小 CI变小，U变大 DI变大，U变小A1A2VSR1R2R3abE r例24.在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器。当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是 AI1增大，I2不变，U增大 BI1减小，I2增大，U减小CI1增大，I2减小，U增大 DI1减小，I2不变，U减小AV2V1 E rR2R1PR例25.如右图所示电路中，电源内阻不能忽略，当变阻器R的滑片P向下移动时，电路中的电压表V1、V2和电流表A的示数变化情况不正确的是AV1示数变大，V2示数变小，A示数变小，R2消耗功率减小BV1示数变小，V2示数变大，A示数变小，R2消耗功率增大CV1示数变大，V2示数变小，A示数变大，电源消耗的总功率增大DV1示数变小，V2示数变大，A示数变大，电源消耗的总功率减小例题26、如图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接只合上开关S1，三个灯