《电源的电动势和内阻》导学案

1、课时2.4电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律,课时2.4电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律,1.知道电源的电动势和内阻,知道路端电压。 2.理解闭合电路的欧姆定律,能根据闭合电路的欧姆定律进行简单的计算。 3.运用闭合电路的路端电压与电流的关系分析、解决问题。,1.电源电动势和内阻 (1)电源是将其他形式的能转化为_的装置。 (2)电源电动势(E)是表征电源将其他形式的能转化为电势能的特性的物理量,电动势等于未接入电路时两极的_。 (3)电源的内阻就是电源内部的_。 2.闭合电路欧姆定律 (1)闭合电路的组成包括电源外部的电路和电源内部的电路。在外电路中,沿电流方向电势_;在内电路中,沿电

2、流方向电势_。 (2)闭合电路欧姆定律:在外电路为_的闭合电路中,电流的大小跟_成正比,跟_成反比。表达式为_。,电势能,电势差,电阻,降低,升高,纯电阻,电动势,内外电路的电阻之和,(3)路端电压与负载的关系 在闭合电路中,路端电压就是外电压。如果负载(外电阻)R增大时,电流I_(填“增大”或“减小”), 路端电压U_ (填“增大”或“减小”)。 根据路端电压(U)与电流(I)的关系U=E-Ir,如果作出U-I图象,则它是一条_的直线。,减小,增大,倾斜,主题1:电源与电动势 问题:(1)生活中,我们见到各种各样的电池,它们的标号也各不相同。如干电池都标有“1.5 V”字样,这里的标号是什么

3、意思?数值大小又反映了电池的什么特性?这些数值与外接的电路有没有关系? (2)手机电池一般用的是锂离子电池,请你观察你的手机锂离子电池上标注的参数有哪些?它们的单位各是什么?你能否说出一些参数表示的意义?,主题1:(1)这些标号是电源的电动势。数值越大反映电源将其他形式的能转化为电势能的特性越好。电动势与外电路无关。 (2)手机锂离子电池上标注的参数中有电动势(充电电压)和容量,电动势的单位是V,容量的单位是mAh,表示充满电后的电池放电时能输出的总电荷量。,主题2:闭合电路、闭合电路中自由电荷的定向运动 情景:如图甲所示,A池水位高,水由A池流入B池,水由高向低流动。所以要维持水的流动,就需

4、要给A池补充水,这就需要一个抽水机将B池的水抽送到A池。这里抽水机就是提供外力的装置,使水由低向高流动,从而形成闭合稳定的水流。 问题:图乙是一个闭合电路的模拟图,A是电源的正极,B是电源的负极,P相当于电动势,请根据上述有关抽水机的描述,说说闭合电路中自由电子的运动情况。,主题2:在外电路中,自由电子在电场力作用下,从B球向A球流动,电势从低到高,电场力做正功,要维持电流,就需要不断地给B球补充负电荷(或者说给A球补充正电荷),电源通过非静电力做功,将负电荷从A球搬运到B球,电势从高到低,从而形成闭合恒定的电流。,主题3:路端电压与负载的关系 问题:(1)如图所示,对给定的电源,其E、r均为

5、定值,外电阻变化时,电路中的电流如何变化? (2)外电阻变化时,路端电压如何变化? (3)在闭合电路中,当外电阻等于零时,会发生什么现象?发生这种现象时,电流有多大? (4)一般情况下,电源内阻很小,像铅蓄电池的内阻只有0.005 0.1 ,干电池的内阻通常也不到1 ,所以短路时电流很大,很大的电流会造成什么后果? (5)当外电阻很大时,又会发生什么现象?,主题4:电源的U-I图象 问题:(1)根据公式U=E-Ir,其中电源电动势E、内阻r均为恒定的物理量,根据数学知识判断路端电压U与电流I的图象关系,根据物理实验作出U-I图象,图象会是怎样的? (2)从图象可以看出路端电压与电流的关系是什么

6、? (3)直线与纵轴的交点表示的物理意义是什么?直线的斜率表示什么?,主题4:(1)路端电压U与电流I满足一次函数关系,相当于数学公式y=a+bx,路端电压U与电流I的关系图象是一条向下倾斜的直线,如图所示。 (2)U随着I的增大而减小。 (3)直线与纵轴的交点表示电源的电动势E,直线斜率的绝对值表示电源的内阻。,1. (考查对电动势概念的理解)下列说法中正确的是()。 A.电源的电动势实质上就是电源两极间的电压 B.电源的电动势在数值上等于两极间的电压 C.电源的电动势与电压的单位相同,但与电压有本质的区别 D.电动势越大,电源两极间的电压一定越高,1.C【解析】电动势是描述电源把其他形式的

7、能转化为电能本领大小的物理量,而电压是电场中两点间的电势差,电动势与电压有着本质的区别,所以A选项错,C选项对。当电源开路时,两极间的电压在数值上等于电源的电动势,但在闭合电路中,电源两极间的电压(路端电压)随外电阻的增大而增大,随外电阻的减小而减小,当电源短路时,R外=0,这时路端电压为零,所以B、D选项错。 【点评】电动势与电压概念不同,物理意义也不同,不能说电动势就是电压。,2.(考查路端电压与负载的关系)电源电动势为E、内阻为r,向可变电阻R供电。关于路端电压,下列说法中正确的是()。 A.路端电压是一个恒量,它不会随外电路电阻变化 B.因为U=IR,所以当R增大时,路端电压也增大 C

8、.因为U=IR,所以当I增大时,路端电压也增大 D.因为U=E-Ir,所以当I增大时,路端电压减小 【解析】路端电压随外电阻的变大而变大,B、C项中忽视了在闭合电路中电流I与外电阻R存在相互影响。故只有选项D正确。 【答案】D 【点评】对于路端电压与电流的关系,也可以作出其U-I图线,能更直观地判断它们的关系。,3. (考查闭合电路欧姆定律)2005年10月12日9时0分0秒,“神舟”六号在酒泉卫星发射中心升空。我国开始了多人多天的载人航天活动,标志着我国成为名副其实的航天大国。相信大家一定对“神舟”六号展开的两对太阳能电池板的优美姿态仍记忆犹新。假设其中一太阳能电池板的开路电压为800 mV

9、,短路电流为40 mA,则将该电池板与一阻值为20 的电阻器连成一闭合电路时,它的路端电压是()。 A.0.10 VB.0.20 VC.0.30 VD.0.40 V,【解析】由题意知,电池板的电动势E=800 mV,内阻r=E/I=20 ,由闭合电路欧姆定律可知,若将该电池板与一阻值为20 的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是0.40 V,选项D正确。 【答案】D 【点评】电动势等于外电压和内电压之和,当外电路开路时,内电压为零,开路电压等于电源的电动势。,4. (考查动态电路分析)在如图所示的电路中,R1、R2为固定电阻,R3为可变电阻,电流表和电压表都是理想电表,电源的电动势为E,内阻为r。当R3的滑动触片由b点向a点移动时()。 A.电压表的示数变大B.电压表的示数变小 C.电流表的示数变大D.电流表的示数变小,【解析】由题意知,当R3的滑动触片由b点向a点移动时R3变小,外电阻变小,总电阻变小,干路电流增大,电流表示数增大;干路电流增大,内电压增