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新人教版 必修三
第十二章 電能 能量守恒定律
第2節 閉合電路的歐姆定律（一）
閉合電路歐姆定律
問題引入：
圖中小燈泡的規格都相同，兩個電路中的電池也相同。多個并聯的小燈泡的亮度明顯比單獨一個小燈泡暗。如何解釋這一現象呢？
由導線、電源和用電器連成的電路叫作閉合電路（closed circuit）。用電器和導線組成外電路，電源內部是內電路。
E
r
A
B
S
R
閉合電路
外電路
內電路
I
根據歐姆定律可知：
I
R
U
部分電路
閉合電路中的電流I與哪些因素有關呢？
外電路:
電源外部的電路(用電器和導線構成).
內電路
外電路
一.閉合電路
用導線把電源、用電器連成閉合電路.
r
E
R
s
1.閉合電路的結構：
內電路:
電源內部的電路.
在外電路中，電流方向由正極流向負極，沿電流方向電勢降低。
在內電路中，通過非靜電力做功使正電荷由負極移到正極，所以電流方向由負極流向正極。
2.閉合回路的電流方向
+
+
+
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
R
內電路與外電路中的總電流是相同的。
A
B
C
D
R
E ,r
化學反應層
問題探究：閉合電路中電勢如何變化？
實際的電源可分解成不計內阻的理想電源和一個內阻兩部分
電路中的電勢變化情況:
不能忽略的一個問題，電源有內阻
（1）在外電路中，沿電流方向電勢降低。
（2）在內電路中，一方面，存在內阻，沿電流方向電勢也降低；另一方面，沿電流方向存在電勢“躍升”——BC 和DA化學反應層。
電路中的電勢變化情況
B
D
A
C
A
B
電源電動勢：BC＋DA
內部分析
A
B
C
D
電源電動勢等于內外電路電勢降落之和
問題1.電源內部非靜電力做了多少功？
能量如何轉化？
E
r
S
負載
A
B
I
情景：電源電動勢為E,內阻為r,與一個負載接成閉合電路，設負載兩端電壓為U ,電路中電流為I ,通電時間為t。
化學能
電能
其他形式能
非靜電力做功
電流做功
【理論探究：閉合電路中電流I大小的決定因素】
問題2：這些電能在哪些地方轉化成其他形式能量？
外電路
內電路
根據能量守恒定律,有：
能量關系：
功率關系：
電壓關系：
——閉合電路的歐姆定律
那么：
如果外電路是純電阻電路，
即：
【探究結論】
r
E
R
S
內電路
外電路
U內
U外
E
結論：E = U外+ U內
E
r
R
S
+
+
電流
+
電動勢
電路中電勢變化情況：
閉合電路歐姆定律
1.內容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比。
2.公式：
二.閉合電路歐姆定律
說明：
⑴ 是外電路上總的電勢降落，習慣上叫路端電壓。
⑵ 是內電路上的電勢降落，習慣上叫內電壓。
（適用范圍：純電阻電路）
電動勢與內電壓和外電壓的關系
電路中的能量轉化
三.路端電壓與負載的關系
【探究結論】
R增大，電流減小，路端電壓增大
R減小，電流增大，路端電壓減小
由路端電壓:
路端電壓與負載的關系
A
B
A
B
B
D
C
A
（1）外電路斷路時
（2）外電路短路時
斷路(R→∞ I=0)
短路(R=0)
兩種特殊情況
B
D
C
A
(1)圖象的函數表達式
②在橫軸上的截距表示電源的短路電流
③圖象斜率的絕對值表示電源的內阻，內阻越大，圖線傾斜得越厲害。
①在縱軸上的截距表示電源的電動勢E。
(2)圖象的物理意義
U
I
O
E
I短
θ
斷路
短路
2.電源的外部特性曲線
——路端電壓U隨電流I變化的圖象。
【例1】在下圖中，R1＝14Ω，R2＝9Ω，當開關S切換到位置1時，電流表的示數為I1＝0.2A;當開關S切換到位置2時，電流表的示數為I2＝0.3A。求電源的電動勢E和r。
(思考：本題其實是測量電源電動勢和內阻的一種方法，若把安培表換成電壓表，還能測出電源電動勢和內阻嗎？)
解:
得:
例2.在U-I圖象中，由圖象做出的下列判斷中，正確的是（ ）
A.被測電池的電動勢為1.5V
B.被測電池的內電阻為2.0Ω
C.外電路短路時的電流約為3.0A
D.從圖象的A點變化到B點，外電路電阻變小
ACD
U/V
I/A
O
A
B
1
2
3
4
0.5
1.0
1.5
例3.如圖所示的電路中,電源電動勢為12V,內阻為2Ω,四個電阻的阻值已在圖中標出。閉合開關S,下列說法正確的有　(　　)
A.路端電壓為10 V
B.電源的總功率為10 W
C.a、b間電壓的大小為5V
D.a、b間用導線連接后,電路的總電流為1A
AC
由
得
1．電源提供的功率（電源功率）：
2．電源的輸出功率（外電路得到的功率）：
3．電源內阻上的熱功率：
四.閉合電路中的功率關系
由于閉合電路中內、外電路的電流相等，
4. 供電效率:
對純電阻電路,電源的效率為:
O
R
P
r
Pm
5.電源最大輸出功率
例4.已知如圖，E =6V，r =4Ω,R1=2Ω，R2的變化范圍是0－10Ω。
求：
①電源的最大輸出功率；
②R1上消耗的最大功率；
③R2上消耗的最大功率。
E r
R2
R1
① 2.25W；② 2W；③ 1.5W。
例5.如圖所示，R為電阻箱，V為理想電壓表．當電阻箱讀數為R1=2Ω時，電壓表讀數U1=4V；當電阻箱讀數為R2=5Ω時，電壓表讀數為U2=5V．求：
(1)電源的電動勢E和內阻r。
(2)當電阻箱R讀數為多少時，電源的輸出功率最大 最大值Pm為多少
“THANKS”

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