2027高中物理必修第三册（新教材）第2节　闭合电路的欧姆定律

第2节闭合电路的欧姆定律学习目标1．知道电源是提供电能的装置，通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能。2.理解电动势概念，知道公式中各物理量的含义和单位。3.通过闭合电路欧姆定律的理论推导过程，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用。理解内、外电路的能量转化。4.理解内、外电路的电势降落，理解闭合电路的欧姆定律。基础自主梳理第一部分一、电动势1．闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。用电器和导线组成________，电源内部是________。2．非静电力：在电源内部把________从负极搬运到正极的力。3．电源：通过___________做功把其他形式的能转化为________的装置。外电路内电路正电荷非静电力电势能4．电动势(1)物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电势能的本领。(2)定义：非静电力所做的功与所移动的________之比。电荷量(4)单位：________，符号是________。(5)电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。(6)电动势由电源中__________的特性决定，跟外电路无关。对于常用的干电池来说，电动势跟电池的体积________。伏特V非静电力无关2．电势变化与电流方向的关系：正电荷在________的作用下从________的位置向________的位置移动，电路中________的________移动方向就是电流的方向。所以，在外电路中，沿电流方向电势________。3．内电阻：电源内电路中的________叫内电阻，简称内阻。静电力电势高电势低正电荷定向降低电阻4．闭合电路中的能量转化：

如图所示，A为电源正极，B为电源负极，设电源电动势为E，电源内阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I。对于电源来说，因非静电力做功将其他形式的能转化为电能，转化的数值与非静电力做的功W相等。时间t内电源输出的电能为W＝Eq＝_______，外电路转化的内能为Q外＝________，内电路转化的内能Q内＝________。根据能量守恒定律，________做的功等于内、外电路中电能转化为其他形式能的总和，即W＝Q外＋Q内，即EIt＝____________，E＝____________。EItI2RtI2rt非静电力I2Rt＋I2rtIR＋Ir5．闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路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。(2)表达式：I＝______________。(3)常见的变形公式：E＝U外＋U内＝IR＋Ir。U外是外电路总的电势降落，U内是内电路的电势降落，电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。三、路端电压与负载的关系1．负载：外电路中的用电器。2．路端电压：外电路的电势降落。3．路端电压与电流的关系(1)公式：U＝________。E－Ir减小深化辨析判断下列说法是否正确(1)不同的电源，非静电力做功的本领不同，因而电源的电动势不同。(

)(2)E＝U＋Ir适用于任何电路。(

)(3)在闭合电路中，外电阻越大，路端电压越大。(

)(4)电路断开时，电路中的电流为零，路端电压也为零。(

)(5)电源短路时，电路中的电流无穷大。(

)×√√√×核心知识深度探究第二部分知识点一电源和电动势物理情境探究情境探究1日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，某种干电池、手机电池如图所示，它们有的标有“1.5V”字样，有的标有“3.7V”字样。(1)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？[提示]

电势能增加了7.5J，非静电力做功为7.5J；电势能增加了7.4J，非静电力做功为7.4J。(2)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？[提示]

不是，可以用非静电力做的功与移动的电荷量的比值来描述电源把其他形式的能转化为电能的本领。例1

(2026·山东聊城市期中)手机电池普遍采用锂离子电池，其电动势通常为3.7V，这表示(

)A．在电池内部，1s内有3.7J的化学能转化为电能B．在电池内部，非静电力把1C的正电荷从负极移至正极的过程中，3.7J的化学能转变为电能C.在电池内部，非静电力把1C的正电荷从正极移至负极的过程中，3.7J的化学能转变为电能D．无论接不接入外电路，手机电池两极间电压都为3.7V典型例题共研B[解析]电动势的定义是非静电力将单位正电荷在电源内从负极移至正极所做的功。电动势3.7V表示每移动1C电荷时化学能转化为3.7J电能，而非单位时间内的能量转化，故A、C错误，B正确。电动势是电源未接入电路时的电压，接入外电路时，内阻导致路端电压小于电动势，故D错误。电动势和电压的区别与联系项目电动势E电压(电势差)U描述的对象能量转化决定因素电动势是对电源而言的电压是对某一段电路而言的电动势是指非静电力做功将其他形式的能转化为电势能的本领电势差、电压、电压降、电压损失等都表示静电力移送1C电荷量时电势能转化为其他形式能的多少由电源本身决定，与其他因素无关由电源及导体电阻、导体连接方法决定项目电动势E电压(电势差)U测量方法单位联系①将内阻很大的电压表并联在电源两端，且外电路断开②用伏安法将电压表并联在被测电路两端伏特(V)伏特(V)电动势等于电源未接入电路时两极间的电势差知识点二闭合电路欧姆定律的应用物理情境探究情境探究2闭合电路的组成(纯电阻电路)如图所示。(1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？[提示]

在外电路，沿电流方向电势降低；在内电路，沿电流方向电势升高。(2)若电路中的电流为I，在t时间内电源内部非静电力做多少功？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？[提示]

EIt、I2rt、I2Rt、EIt＝I2rt＋I2Rt。(3)闭合电路的电流I与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系怎样？1．电路中的电势：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。2．能量转化关系：如图所示，设电源电动势为E，外电路电阻为R，电源内阻为r，闭合开关后，电路中的电流为I。在时间t内：(1)外电路中电能转化的内能Q外＝I2Rt；(2)内电路中电能转化的内能Q内＝I2rt；(3)非静电力做的功W＝Eq＝EIt。例2如图所示，电路中电源电动势E＝12V，内阻r＝4Ω，电阻R2＝24Ω，当开关S断开时，理想电流表的示数为0.5A，理想电压表的示数为6V，求：(1)R3的阻值；[答案]

12Ω

(2)R1的阻值；[答案]

8Ω(3)开关S闭合后，流过电流表的电流。[答案]

0.4A例3如图所示，干电池的电动势为1.5V，内阻为0.5Ω，开关闭合时，小灯泡两端电压为1.2V。(1)求开关闭合时电路中的电流。[解析]根据闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir，解得I＝0.6A。(2)求开关闭合时小灯泡的电阻。[答案]

0.6A[答案]

2Ω(3)若在灯泡右侧串联一滑动变阻器，接入电路电阻为0.5Ω，求开关闭合时电源的输出功率。[答案]

0.625W闭合电路的欧姆定律的表达形式电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比纯电阻电路电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和①式适用于纯电阻电路；②、③式普遍适用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④式适用于纯电阻电路；⑤式普遍适用知识点三电阻表的原理1．电阻挡测电阻的原理如图所示。2．测量原理：闭合电路的欧姆定律。例4

(2026·天津滨海新区期中)某同学在学习多用电表相关知识后，自制电阻表的电路如图甲所示，电源的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.1Ω，表头G的量程为1mA，内阻Rg＝50Ω，回答下列问题：典型例题共研(1)表笔1为________(选填“红”或“黑”)表笔。[解析]根据电流从红表笔流入，黑表笔流出，由电路图可知表笔1为黑表笔。黑(2)使用前先将表笔1、表笔2短接，调节滑动变阻器，直到电流表示数为________mA。[解析]使用前先将表笔1、表笔2短接，调节滑动变阻器，直到电流表示数为满偏电流，即为1mA。1(3)该同学将原表头0.5mA处标记为15，则可知此电阻表倍率为____________(选填“×1”“×10”或“×100”)；若测量一阻值时，电流表指针如图乙所示，则该电阻阻值为________Ω。×100500(4)长时间使用后，该电阻表中电源电动势降低，内阻增大，若仍然可以欧姆调零，则测量时，测量值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。[解析]长时间使用后，该电阻表中电源电动势降低，内阻增大，若仍然可以调零，则测量同一个电阻时，电路中电流偏小，指针跟原来的位置相比偏左了，电阻表的示数变大了，电阻测量值偏大。偏大1．如图所示，红表笔接“＋”插孔，黑表笔接“－”插孔，即“红＋，黑－”。2．电流方向为“红进黑出”。知识点四路端电压与负载的关系例5如图所示的U-I图像中，直线a为一电源的路端电压与电流的关系，直线b为电阻R两端电压与电流的关系。若将该电源与电阻R连成闭合回路，闭合开关后，下列说法正确的是(

)A.闭合回路路端电压为6VB.闭合回路中总电阻为4ΩC.电源的输出功率为4WD.电源的总功率为4WC典型例题共研[解析]图线a和图线b的交点表示电阻接入电路时，电路的总电流和路端电压，故闭合回路路端电压为4V，故A错误；电源的输出功率P出＝UI＝4W，电源的总功率P总＝EI＝6W，故C正确，D错误。例6

(多选)(2026·辽宁沈阳市期中)如图1所示，小明同学用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值，电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系上，如图2所示，以下判断正确的是(

)A.电源的电动势E＝8VB.电源的内电阻r＝2ΩC.当R＝4Ω时，输出功率PR＝2WD.电源的最大功率PE＝8WBD第三部分随堂演练巩固落实1．(电源和电动势)(2026·河南南阳市期中)某手机电池上标有“3.7V”字样，即电池的电动势为3.7V，下列说法正确的是(

)A.电池对外供电时电池内部沿电流方向电势降低B.电池正常工作时非静电力做的功全部转化为外电路的电能C.该电池正常工作1s内电池内非静电力做的功一定为3.7JD.非静电力把1C的正电荷在该电池内从负极移动到正极做的功为3.7JD解析：电池放电时，内部电流方向从负极到正极，非静电力作用下电势升高(如锂离子电池内部电势差由化学反应维持