电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律(精编)

1、武胜中学武胜中学 吴建兵吴建兵KR闭合电键闭合电键K，灯泡亮吗？为什么？，灯泡亮吗？为什么？问题：问题：正极正极负极负极电源电源+1 1、在导线中，电场方向、在导线中，电场方向是怎样的？是怎样的？2 2、正电荷在导线中如何、正电荷在导线中如何移动？电流方向是怎样的？移动？电流方向是怎样的？3 3、在电源内部电场是怎样的？电源内部电荷怎样移、在电源内部电场是怎样的？电源内部电荷怎样移动动? ?电源内部的电流方向如何？电源内部的电流方向如何？4 4、电源把正电荷从电源的负极搬到正极，电场力做、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？正功还是负功？5 5、什么力来克服电场力做功？从能

2、量的角度看，电、什么力来克服电场力做功？从能量的角度看，电源的作用是什么？源的作用是什么？问题探究：问题探究：一、电源电动势一、电源电动势 电源电源是一种把其它形式能转化为电能是一种把其它形式能转化为电能的装置的装置 电源在电路中的作用电源在电路中的作用：将其它形式的：将其它形式的能转变为电能；保持导体两端有持续能转变为电能；保持导体两端有持续的电压。的电压。 （一）、电路和电阻的认识（一）、电路和电阻的认识 外电路：外电路：电源外部的电路，电源外部的电路，包括用电器、导线等包括用电器、导线等。 外电阻：外电阻：外电路的总电阻外电路的总电阻内电阻：内电阻：内电路的电阻内电路的电阻通常称为电源的

3、内阻通常称为电源的内阻. 内电路：内电路：电源内部的电路电源内部的电路. 1.1.电源将其他形式的能转化为电势能的特电源将其他形式的能转化为电势能的特性可以用电动势性可以用电动势（符号：（符号：E E）来表示，来表示，它它等于电源未接入电路时两极间的电压。等于电源未接入电路时两极间的电压。（二）、电源电动势（二）、电源电动势2.2.物理意义：反映电源把其他形式的能物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。转化为电能本领的大小。伏特（伏特（V V） 1V=1J/C1V=1J/C4 4、单位：、单位：6 6、电动势标量电动势标量5 5、特点：电动势由、特点：电动势由电源本身决定电源本身

4、决定，跟电，跟电源的体积、形状无关，与是否联入电路源的体积、形状无关，与是否联入电路及外电路的情况及外电路的情况无关无关。3 3、大小：数值上等于非静电力把、大小：数值上等于非静电力把1C1C的的正电荷在电源内部从负极移送到正极所正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。做的功。问题问题1：电动势是：电动势是1.5V的物理意义是什么？的物理意义是什么？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。2、说明：电源内部也有电压，叫内电压。二、电源的内阻二、电源的内

5、阻三、闭合电路欧姆定律三、闭合电路欧姆定律 1 1、内容：、内容： 闭合电路中的电流跟电源的电动势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正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。成反比。 2 2、公式：、公式： rREI3 3、适用条件：、适用条件： 外电路是外电路是纯电阻纯电阻的电路的电路例例1 1、 如图所示电路，电源电动势为如图所示电路，电源电动势为1.5V1.5V，内，内阻为阻为0.12 0.12 ，外电路的电阻为，外电路的电阻为1.38 1.38 ，求电，求电路中的电流和路端电压。路中的电流和路端电压。解解：由题意知，电动势：由题意知，电动势E=1.5 VE=1.5

6、 V，外电阻外电阻R=1.38 R=1.38 ，内阻，内阻r=0.12 r=0.12 . .由闭合电路欧姆定律得：由闭合电路欧姆定律得： AArREI112.038.15.1路端电压路端电压为为U U = = IRIR=1=11.38 V1.38 V =1.38 V =1.38 V 路端电压路端电压U U随外电阻随外电阻R R变化的讨论变化的讨论U U外外=I R外外=ER外外+r R外外=E1+rR外外当当R R外外增大时，增大时， U U外外也随之增大也随之增大当外电路断开时当外电路断开时, R, R外外=, =, U U外外=E=E当外电路短路时当外电路短路时, R, R外外=0, =0

7、, U U外外=0,I=0,I短短= = 很大，一般情况下不允许外电路短路。很大，一般情况下不允许外电路短路。Er讨论：讨论：在电源末接入电路的情况下，用电压表直接在电源末接入电路的情况下，用电压表直接测量电池两极所得到的数值，测量电池两极所得到的数值，近似等于近似等于电源电动势电源电动势的大小的大小路端电压随电流变化的路端电压随电流变化的U-IU-I图像图像图线与纵坐标交点表示电路断开情况，交点的纵坐标图线与纵坐标交点表示电路断开情况，交点的纵坐标为电源电动势为电源电动势E。图线与横坐标交点表示外电路短路情况，交点横坐标图线与横坐标交点表示外电路短路情况，交点横坐标为短路电流为短路电流I短短

8、=E/r。图线斜率值图线斜率值(tg )表示电源的内电阻表示电源的内电阻r=U/I。【注意注意】若纵轴的原点不在两轴交点时，此结论不成立！若纵轴的原点不在两轴交点时，此结论不成立！U=E-Ir U=E-Ir 知知: :U U是是I I的一次函数的一次函数内出总内内出总三个功率关系：内电阻功率：外电路功率：电源总功率：PPP)(IUIP)()(EUIP)(EIP)(222drcrRRba 电源的输出功率随外电阻变化的讨论电源的输出功率随外电阻变化的讨论电源的总功率电源的总功率P P总总=IE=IE内耗功率：内耗功率：P P内内=I=I2 2r r输出功率：输出功率：P P出出= =P- PP-

9、P内内=IE- I=IE- I2 2r=I Ur=I U外外= I= I2 2 R R外外当外电阻为纯电阻电路时当外电阻为纯电阻电路时当当R R外外=r=r时时,P,P出出最大，且最大值为最大，且最大值为 P出出m=E24r(R外外+r)2=E2+4r(R外外-r)2R外外P出出=I2R外外=E2R外外由图可知由图可知: :同一功率对同一功率对应着两个电阻值应着两个电阻值, ,两个两个电阻值之间有何关系呢电阻值之间有何关系呢? ? 例例2 2：已知如图，已知如图，E=6VE=6V，r=4r=4，R R1 1=2=2，R R2 2的变化范围是的变化范围是0 01010。求：。求： 电源的最大输出

10、功率；电源的最大输出功率； R R1 1上消耗的最大功率；上消耗的最大功率； R R2 2上消耗的最大功率。上消耗的最大功率。 E rR2R1 2.25W2.25W； 2W2W； 1.5W1.5W。R1R2A12ErSR1R212ErSV V例例4 4：如图所示，图线：如图所示，图线a a是某一蓄电池组的伏安特是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线性曲线，图线b b是一只某种型号的定值电阻的伏安特是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线若已知该蓄电池组的内阻为性曲线若已知该蓄电池组的内阻为2.02.0，则这只，则这只定值电阻的阻值为定值电阻的阻值为_。现有。现有4 4只这种规格的定只这种规格的定值电

11、阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是输出功率最大时是_W_W。 U/V I/Ao2015105ab解：解：由图象可知蓄电池的由图象可知蓄电池的电动势为电动势为20V20V。 由斜率关系知外电阻阻值由斜率关系知外电阻阻值为为66。 用用3 3只这种电阻并联作为外只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等于电阻，外电阻等于22，因，因此输出功率最大为此输出功率最大为50W50W。 闭合电路中变量分析闭合电路中变量分析(1)(1)保持不变的量保持不变的量只有

12、电源的电动势和内电只有电源的电动势和内电阻，阻，电流、外电压、电功率等都随外电阻的电流、外电压、电功率等都随外电阻的改变而改变。改变而改变。(2)I(2)I、U U、P P公式：公式： 电流：电流：I=E/(I=E/(R R外外+r)+r) 内电压：内电压：U U内内Ir=Er/(Ir=Er/(R R外外+r)+r) 外电压：外电压：U U外外I IR R外外E-IrE-Ir 总功率：总功率：P P总总IEIE例例5 5：如图所示，电源电动势为：如图所示，电源电动势为E E，内电阻为，内电阻为r r当滑动变阻器的触片当滑动变阻器的触片P P从右端滑到左端时，发现从右端滑到左端时，发现电压表电压

13、表V V1 1、V V2 2示数变化的绝对值分别为示数变化的绝对值分别为UU1 1和和UU2 2，下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（ ）A A、小灯泡、小灯泡L L1 1、L L3 3变暗，变暗，L L2 2变亮变亮B B、小灯泡、小灯泡L L3 3变暗，变暗，L L1 1、L L2 2变亮变亮C C、UU1 1UUU2 2 V2V1L1L2L3PV2V1L1L2L3P解：解：滑动变阻器的触片滑动变阻器的触片P P从右从右端滑到左端，总电阻减小，总端滑到左端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小。电流增大，路端电压减小。 与电阻串联的灯泡与电阻串联的灯泡L L1 1、L L2 2电流增大

14、，变亮，与电阻并电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡联的灯泡L L3 3电压降低，变暗。电压降低，变暗。 U U1 1减小，减小，U U2 2增大，而路端电压增大，而路端电压U U= = U U1 1+ + U U2 2减小，减小，所以所以U U1 1的变化量大于的变化量大于 U U2 2的变化量。的变化量。 B、D 闭合电路的闭合电路的U-IU-I图象图象 Uo IEU0 M（I0,U0）b aNI0 Im1 1）右图中）右图中a a为为闭合电路闭合电路的的U-IU-I图象图象b b为为部分电路部分电路( (外电阻外电阻) )的的U-IU-I图象图象。2 2）两者的交点坐标表示该电阻）两者的交点

15、坐标表示该电阻接入电路时的接入电路时的路端电压与电流路端电压与电流。 3 3）a a的斜率的斜率的绝对值表示的绝对值表示电源内电源内阻的阻的大小、大小、b b的斜率的斜率的绝对值表的绝对值表示示接入电路中外电阻的接入电路中外电阻的的大小。的大小。 4 4）图中虚线矩形的面积表示图中虚线矩形的面积表示接入该电阻时的输出功率。接入该电阻时的输出功率。 当两个当两个斜率相等斜率相等时时（即内、外电阻相等）（即内、外电阻相等）图中矩图中矩形面积形面积最大最大，即，即输出功率输出功率最大！最大！ 小小 结结、电动势是表征电源把其他形式的能量转化为、电动势是表征电源把其他形式的能量转化为电能本领大小的物理量。电能本领大小的物理量。2 2、内阻：电源内部电路的电阻、内阻：电源内部电路的电阻3 3、闭合电路欧姆