闭合电路的欧姆定律（人教版）原卷版

第十二章电能能量守恒定律

第2节闭合电路的欧姆定律

学习目标

课程标准学习目标

1.理解电动势的概念.

理解闭合电路欧姆定律。2.了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和.

会测量电源的电动势和内3.理解闭合电路欧姆定律的内容，掌握其表达式.

4.理解路端电压随负载的变化规律.

阻

5了.解欧姆表的原理，并能解决简单问题.

预习导学

（一）课前阅读：

1.日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池、手机电池，它们有的标

有“1.5V”字样，有的标有“3.7V”字样.

⑴如果把5c的正电荷从1.5V干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电

力做了多少功？如果把2C的正电荷从3.7V的手机电池的负极移到正极呢？

⑵是不是非静电力做功越多电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大？如何描述电源

把其他形式的能转化为电能的本领？

2.如图为闭合电路的组成.

⑴在外、内电路中，沿看电流方向，各点电势如何变化？

⑵若电源电动势为E,电路中的电流为/,在/时间内非静电力做功多少？内、外电路中产

生的焦耳热分别为多少？它们之间有怎样的关系？

⑶闭合电路的电流/与电动势E、外电阻R和内电阻rE勺关系怎样？

3.在如图所示的电路中，电源的电动势E=10V,内电阻厂一1C,试求当外电阻分别是3Q、

4Q、9c时所对应的路端电压.通过数据计算，你发现了怎样的规律？

4.根据闭合电路欧姆定律写出路端电压U与干路电流/之间的关系式，并画出U—/图像.

(二)基础梳理

一、电动势

【概念衔接】非静电力

1.非静电力：电源把正电荷从负极搬运到正极的力.

非静电力的来源包括化学电

2.电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装

置.池、温差电源、一般发电机和

3.电动势：磁场对运动电荷的作用，即洛

(1)定义：_____所做的功与所移动的电荷量之比叫作电动势.伦兹力，变化磁场产生的有旋

(2)公式：E=^-.

电场也是一种非静电力。

(3)单位：—，用“—”表示.在化学电池中，离子的溶解和

(4)电动势与电源的一无关，跟外电路的组成及变化元(选填沉积过的化学作用形成非静电

“有”或“无”)关.

力;在温差电源中，温度差和

电子浓度差相联系的扩散作用

形成非静电力;在一般发电机

中，磁场对运动电荷的作用形

成非静电力，即洛伦兹力。

二、闭合电路欧姆定律及其能量分析

如图所示电路：

【即学即练】

1.判断下列说法的正误.

(1)电源是通过静电力做功把

其他形式的能转化为电能的装

1.闭合电路中的能量转化宽.()

(1)时间f内电源输出的电能(等于非静电力做功的大小)为W=Eq(2)把同一电源接在不同的电

=EIl.路中，电源的电动势也将变

(2)在时间/内，外电路转化的内能为。外=____内电路转化的内化.()

能为Q内=(3)电动势就是电势差，两者没

(3)根据能量守恒定律，非静电力做的功W=Q外+Q内，即Elt有区别.()

=，进一步得：，=含・(4)电源的电动势在数值上等

于电源两极之间的电

2.闭合电路的欧姆定律

压.()

(1)内容：闭合电路的电流跟电源的—成正比，跟—成反比.

F

表达式：/=£匚.

(2)K-rr

(3)另一种表达形式：E=—即：电源的电动势等于内、外——

——之和.

三、路端电压与负载的关系

1.路端电压的表达式：U=【即学即练】

2.路端电压随外电阻的变化规律2.判断下列说法的正误.

对于确定的电源，电动势E和内阻，•是一定的.(1)当外电阻增大时，外电压随

E

当外电阻增大时，虫匚可知电流/—,路端电压｛/=之增大.()

(1)R/=6K~rr

(2)当电源两端短路时，路端电

E-lr_.

压等于电源电动势.()

p

(2)当外电阻R减小时，住/=/可知电流/_,路端电压〃=

(3)当外电阻趋于无穷大时，外

E-lr_.电压大小等于电动势大

(3)两种特殊情况：当外电路断开时，电流/变为。，U=E，即断小.()

路时的路端电压等于—.当电源两端短路时，外电阻R=0,此

F

时电流1=-.

四、欧姆表的原理

欧姆表测电阻的原理是定律，欧姆表内部电路结构如图【即学即练】

所示.3.判断下列说法的正误.

(1)欧姆表的刻度盘是均匀的，

因为电流/随外电阻线性变

化.()

当红、黑表笔接触时，电流表指针指在最大值及处.

ppP

由萨，得&尸名当红、黑表笔间接入被测电阻

Kg十，,十MAQig

D.铅蓄电池比干电池(电动势为1.5V)的体积大，故电动势大

二、闭合电路欧姆定律及其能量分析

I.内、外电路中的电势变化

如图所示，外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源

负极流向正极，沿电流方向电势升高.

F

(1)/=帚、E=lR+lr只适用于外电路为纯电阻的闭合电路.

(2)。外=£一"，E=U外+U内适用于任意的闭合电路，其中U外表示外电路的电势降落，叫

作路端电压.

3.电源的总功率：P》=Ek电源内电阻消耗的功率P内=。内/=产小电源输出功率。出=。外/.

【典例精析】

例3.如图所示，/?3=0.5C,S断开时，两表读数分别为0.8A和4.8V,S闭合时，它优的读

数分别变为L4A和4.2V.两表均视为理想表，求：

(1)凡、R2的阻值；

⑵电源的电动势和内阻.

例4.在如图所示的电路中，Ri=2C,R2=R3=4C,当开关K接〃时，R?上消耗的电功率

为4W,当开关K接〃时，电压表示数为4.5V,试求：

⑴开关K接。时，通过电源的电流和电源两端的电压；

(2)电源的电动势和内电阻；

⑶当开关K接。时，通过私的电流.

三、路端电压与负载的关系

1.路端电压与负载的关系：U=E—Ug=E—W〃,随着外电阻增大，路端电压增大.当

外电路开路时(外电阻无穷大)，路端电压U=E,这也提供了一种粗测电源电动势的方法，

即用电压表直接测电源电动势.

2.由U=E—〃知，电源的U—/图像是一条倾斜的直线，如图所示，图像中U轴截距E表

示电源电动势，/轴截距/o等于短路电流（纵、横坐标都从零开始），斜率的绝对值表示电源的内

阻.

【典例精析】

例5.电源电动势为E,内阻为心向可变电阻R供电，关于路端电压，下列说法正确的是

（）

A.因为电源电动势不变，所以路端电压也不变

B.因为U=/R,所以当/增大时，路端电压也增大

C.因为U=E—",所以当/增大时，路端电压减小

D.若外电路断开，则路端电压为零

四、欧姆表测电阻的原理

1.欧姆表的原理（如图所示）

2.欧姆表表盘的刻度标注

刻度标注方法标注位置

红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋

“0Q”满偏电流/g处

钮,使指针满偏，被测电阻尺=0

红、黑表笔不接触，表头指针不，扁

“OO"电流为零处

转，被测电阻0=8

中值电阻凡中=r+R+Rg=Rc刻度盘正中央

红、黑表笔接心，4=

“RJE与凡对应电流人处

（「+/?+%）+&'&与4对应

3.欧姆表的表盘刻度特点

（1）欧姆表的表盘刻度不均匀且与其他电表（如电流表、电压表）的刻度是相反的.

⑵从表盘上看，“左密右疏”，电阻零刻度线是电流最大刻度，电阻“8”刻度线是电流零

刻度，欧姆表可测阻值为0〜8的电阻.

4.欧姆表测电阻的误差分析

使用旧电池给测量带来误差：电池使用较长时间后，电动势会下降，会使电阻测量值偏大,

要及时更换新电池，由于调零电阻的存在，电池内阻的变化不会引起误差.

【典例精析】

例6.把一量程6mA、内阻100C的电流表改装成欧姆表，电路如图所不，现备有如卜器

材：A.电源E=3V(内阻不计);B.滑动变阻器0〜100Q；C.滑动变阻器0〜500C；D红表

笔；E.黑表笔.

(1)滑动变阻器选用.

(2)红表笔接端，黑表笔接端.(填或"N”)

(3)按正确方法测量尺，指针指在电流表2mA刻度处，则电阻值应为:若指在电流

表3mA刻度处，则电阻值应为.

(4)若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用

方法再测上述电阻尺，其测后结果与原结果相比将(填“偏大”“偏小”或“不变”).

体系构建

记忆清单

1.电动势与电压的区别与联系

比较项目电动势电压

物理意表示非静电力做功将其他形式的表示静电力做功将电能转化为

义不同能转化为电能的本领其他形式的能的本领

数值上等于将单位电荷量的正电数值上等于将单位电荷量的正

数值大小

荷从电源内由负极移到正极非静电荷从导体一端移到另一端静

意义不同

电力所做的功电力所做的功

决定因素由电源及导体的电阻、导体的连

由电源本身决定

不同接方式决定

测量方法将电压表并联于电源两端将电压表并联于被测电路两端

联系电路闭合：E=U内+U外；电路断开：E=U外

2.闭合电路的组成

3.闭合电路欧姆定律的表达形式

表达式物理意义适用条件

电流与电源电动势成正比，与

'~R+r纯电阻电路

电路总电阻成反比

E=/(R+r)①

电源电动势在数值上等于电

E=U外+0②

路中内、外电压之和

E=U外+U内③①④式适用于纯电阻电路；

电源提供的总能量等于内、外②®⑤式普遍适用

EIt=I2Rt+I2rt④

电路中电能转化为其他形式

W=W外+W内⑤

的能的总和

4.电源的U-/图像

由〃=七一〃可知，图像是一条倾斜向卜.的直线，如图所示。

(1)图像中U轴截距E表示电源电动势。

(2)/轴截距，o等于短路电流。

AU

(3)图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即r=瓦7。

图像的纵坐标不从零开始时，图线与纵轴的交点仍表示电源电动势E,但图线与横轴的

交点不表示短路电流。

5.电阻的U-1图像与电源的U-1图像的比较

电阻电源

/■

U-I图像

010L1

对某一固定电阻而言，两端电压与对电源进行研究，路端电压随干路电流

研究对象

通过的电流成正比关系的变化关系

表示电源的性质，图线与纵轴的交点表示

图像的表示导体的性质，，R不随U

电源电动势，图线斜率的绝对值表示电源

物理意义与/的变化而变化

的内阻

电源的电动势和内阻是不变的，正是由于外电阻R的变化才会引起外电底。外

联系

和总电流/的变化

6.欧姆挡测量电阻的原理

(1)测量原理：闭合电路的欧姆定律。

Fp

(2)欧姆表由电流表改装而成：通过表头的电流+,，凡=］一(R+R+，)，

凡与电流/一一对应，如果将表盘上的电流值改为电阻值，就可以从表盘上直接读出电阻的

数值，这样就制成了一个欧姆表。

(3)欧姆表的内阻：式中R+&+，•为欧姆表的内阻。

(4)欧姆调零：式中A为变阻器，也叫调零电阻。通过调节它，可以使欧姆表指针指向

“0。”位置。

7.多用电表刻度标注

刻度标注方法标注位置

红、黑表笔相接，调节调零旋钮，使指针满偏，被测

“0Q”满偏电流/g处

电阻尺=0

红、黑表笔入接触，表头指针不偏转，被测电阻凡=

“8”电流为零处

OO

中值电阻R、=r+R+Rg刻度盘正中央

F

红、黑表笔接凡，凡=7—(R+R+r),凡与/一一对

与凡对应的电流/处

应

强化训练

一、单选题

1.如图所示，某电源路端电压U与电流/的关系图像，下列说法中正确的是()

A.申，源的电动势为5.0VB.电源的内阻为I2Q

2.某补水提示器的工作原理如图所示，水量增加时滑片下移，电表均为理想电表。下列说

法正确的是()

水

A.若选择电压表，水量增多时电压表示数变小

B.若选择电流表，水量增多时电流表示数变小

C.若选择电流表，与电压表相比，电路更节能

D.若选择电压表，减小电阻凡可提高灵敏度

3.锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极，依靠Li♦在电池内部正极和负极

之间移动来工作。图不为例电池的内部结构，某过程中Li♦从负极向止极移动。已知某理电

池的电动势为3.6V,则（）

A.电池处于充电状态

B.移动一个Li+,需要消耗电能3.6J

C.通常以“安时”（A・h）或“亳安时〃（mA・h）表示电池的能量

D.在充电的过程中，通过化学反应，电池的正极有锂离子生成，锂离子通过电解液运

动到电池的负极

4.执勤交警通常使用酒精浓度测试仪，其工作原理如图，电源的电动势为E,内阻为「，

酒精传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电路中的电表均为理想电表。

当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是（）

A.酒精传感器把电信号转化为非电信号B.电压表的示数变小，电流表的示数变大

C.电压表的示数变大，电流表的示数变小D.若酒精气体浓度越大，电源的输出功率

一定越大

5.在一闭合电路中，当外电路的电阻分别为3c和12Q时，单位时间内在外电路上产生的

热量正好相等，则该电源的内电阻是（）

A.9QB.8cC.7QD.6c

6.如图甲所示是来测曷脂肪积累程度的仪器，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所

占比例（体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电），模拟电路如图乙所示.测量

时，闭合开关，测试者分握两手柄，体型相近的两人相比，脂肪含量低者（）

A.R/消耗的功率小

B.电源的效率大

C.电压表示数与电流表示数的比值系大

D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值当不变

7.如图所示的电路中，电源电动势E,内电阻心接有灯Li和L2。闭合电键S后，把变阻

器R的滑动触头从。向〃端移动过程中，则（）

A.灯L】和灯L2都变亮B.灯Li和灯L2都变暗

C.灯Li变暗，灯1_2变亮D.灯Li变亮，灯1_2变暗

8.如图所示，电源电动势为，内阻恒为r,R是定值电阻，热敏电阻S的阻值随温度的

降低而增大，C是平行板电容器，电路中的电表均为理想电表。闭合开关S,带电液漉刚

好静止在C