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第十二章 電能 能量守恒定律
第二節 閉合電路的歐姆定律
目 錄/
1.
學習目標
2.
情景導入
3.
新課講解
4.
小試牛刀
5.
課堂小結
PART 01
學習目標
學習目標
1.知道電源內部有內阻，了解內電路和外電路的概念
2.知道電動勢的概念，理解閉合電路的歐姆定律
3.會用閉合電路歐姆定律分析路端電壓與負載的關系，會進行相關的電路分析和計算
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
PART 02
情境導入
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
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？
PART 03
新課講解
外電路


內電路
內電路


S



R
+
—

R
S
+
—

r
E
內電路中的電阻叫內電阻，簡稱內阻
閉合電路
一、認識閉合電路
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
水泵增加水的重力勢能
電源增加電荷的電勢能
水泵抽水靠的是非重力
電源移動電荷靠的是非靜電力
水 流
A
B
連通器
抽水機
+
+
+
+
電源
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
+
正極
負極
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
怎樣描述電源把其他形式的能轉化為電能本領的大小？
電勢能增加1.5 J
電勢能增加2.0 J
干電池：
蓄電池：
蓄電池比干電池把其它形式的能轉化為電能的本領強。（類比引入速度來描述物體運動的快慢一樣）
假設電源把電量為1C的正電荷從負極搬運到正極
學習目標
情境導入
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小試牛刀
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電動勢
1.定義：非靜電力把正電荷從負極搬運到正極所做的功跟被搬運的電荷量的比值。
數值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源內從負極移送到正極所做的功
2.定義式：
（W：非靜電力做的功 q：電荷量）
3.單位： 伏特（V） 1 V=1 J/C
標量
4.物理意義：反映電源把其他形式的能轉化為電勢能本領的大小
5.特點:由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積和外電路均無關
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
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學習目標
情境導入
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電動勢與電壓的區別
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
電壓U
電動勢E
物理意義
定義式
單位
聯系
電場力做功，電能轉化為其他形式的能
非靜電力做功，其他形式的能轉化為電能
W為電場力做的功
W為非靜電力做的功
伏特（V）
電動勢等于電源未接入電路時兩極間的電勢差
學習目標
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外電路中，電流方向由正極流向負極(a流向b)，沿電流方向電勢降低
內電路中，電流方向由負極流向正極(d流向c)，沿電流方向電勢升高
歐姆定律
二、閉合電路歐姆定律
基于上節所學的焦耳定律及所學知識推導閉合電路的歐姆定律
問題 1：經時間 t，電源通過非靜電力做功將多少其他形式能轉化為電能？
Q外 ＝ I2Rt
W＝Eq ＝EIt
Q內 ＝ I2rt
問題 2：經時間 t，電流通過外電阻R做功時將多少電能轉化為內能？
問題 3：經時間 t，電流通過內電阻r做功時又將多少電能轉化為內能？
W＝Q外 ＋Q內
EIt ＝ I2Rt ＋ I2rt
E ＝ IR ＋ Ir
根據能量守恒定律，有

R
S
+
-

r
E
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學習目標
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實驗探究
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化學能
電能
電場力做功
其它形式的能
設電源電動勢為E，內阻為r，與一個負載連成閉合電路，負載兩端電壓為U1，電路中電流為I，通電時間為t
非靜電力做功
根據能量守恒定律，有
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在內電路中，通過非靜電力做功使正電荷由負極移到正極，所以電流方向為負極流向正極。
注意：內電路中，沿電流方向存在電勢“躍升”，另外由于電源存在內阻，沿電流方向電勢也降低。
?
?
?
?
?
?
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（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。
電源電動勢等于內、外電路電勢降落之和
閉合電路的歐姆定律
（2）表達式：
（3）適用范圍：外電路為純電阻的閉合電路
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三、路端電壓與負載的關系
U外=E-Ir
根據E=U外+ U內 ，U內=Ir，則
你能解釋之前實驗中觀察到的現象：
并聯的小燈泡越多，單個小燈泡越暗了嗎
外電路總電阻
路端電壓：外電路的總電壓，也就是伏特表并聯在電源兩端的讀數。
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把 U外 和 I 的關系式 U=E-Ir 變形為 U=(-r)I+E 與一次函數標準形式 y=kx+b 對比，發現了什么？
根據 U-I 圖像，當外電路斷開時，路端電壓是多少？當電源兩端短路時，電流會是無窮大嗎？這兩種情況分別對應圖上哪個點？
U-I 圖像是一條直線，
斜率為-r，斜率的絕對值是電源內阻r
y軸(U軸）上的截距為電源電動勢E
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U=E-Ir
E
I1
O
I
U
斷路電壓U
短路電流
U=I1R
U內=I1r
r=0
①當R減小時，I 增大，路端電壓減小，當外電路短路時，R等于零，此時電路中的電流值最大， ，路端電壓等于零
②當R增大時，I 減小，路端電壓增大，當R趨近于無窮大時，相當于外電路斷路（外電路開路），此時電路中的電流等于零，U=E，即斷路時路端電壓等于電源電動勢
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1．電源提供的功率：
2．電源的輸出功率：
3．電源內阻上的熱功率：
4. 供電效率:
對純電阻電路，電源的效率為：
r
E
R
s
I
R增大時電源效率提高
閉合電路的功率
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O
R
P
r
Pm
5.電源最大輸出功率：
輸出功率：P出=P- P內=IE- I2r=I U外= I2 R外
（外電阻為純電阻電路）
當R=r時,電源輸出功率最大,但效率只有百分之五十。
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具體分析思路：串并聯分析→局部電阻R→總電阻R總→
總電流I總→內電壓U內→路端電壓U外→各部分電壓、電流變化。
2．閉合電路動態分析的三種方法
(1)程序法：基本思路是“部分→整體→部分”
1.閉合電路動態變化：閉合電路中由于局部電阻變化(或開關的通斷)引起總電阻、總電流變化從而導致部分電壓、電流變化。
R局增大 R總增大→I總減小 U內減小→U外增大→U局增大
閉合電路動態分析
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(2)結論法——“串反并同”。
①“串反”：某一電阻增大，與它串聯或間接串聯的電阻的電流I、端電壓U、電功率P所有電學量都減小；某一電阻減小，與它串聯或間接串聯的電阻所有電學量都將增大。
②“并同”：某一電阻增大，與它并聯或間接并聯的電阻的電流I、端電壓U、電功率P所有電學量都增大；某一電阻減小，與它并聯或間接并聯的電阻所有電學量都減小。
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特別注意：若不計電源內阻，則路端電壓U外始終等于電源電動勢E，不滿足“串反并同”。其它結論仍然成立。
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PART 04
小試牛刀
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1.所示的電路中，已知電源的電動勢 ，內電阻 ，電阻 ，閉合開關S后，電路中的電流 I 等于( )
A.5A
B.3.0A
C.1.5A
D.0.5A
D
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小試牛刀
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答案：D
解析：根據閉合電路歐姆定律得
故ABC錯誤，D正確。
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2.小明家的太陽能電池，因戶外使用時間較久，廠家標記的參數已模糊不清。為了了解相關參數，小明測量了此電池不接負載時兩極間電壓為24.0 V，接上10.0 Ω的電阻時兩極間電壓為20.0 V。則此電池的電動勢和內阻分別為( )
A.24.0 V和2.0 Ω
B.20.0 V和2.0 Ω
C.24.0 V和10.0 Ω
D.20.0 V和10.0 Ω
A
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答案：A
解析：不接負載時兩極間電壓為，則電池的電動勢為；根據閉合電路歐姆定律有
代入數據解得
故選A。
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3.如圖所示，電源的電動勢和內阻分別為 E 和 r，在滑動變阻器的滑片P由a向b緩慢移動的過程中，下列說法正確的是( )
A.電路的總電阻先減小后增大
B.電源的總功率先增大后減小
C.電容器所帶電荷量先減少后增多
D.電源的效率先減小后增大
C
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答案：C
解析：A.滑動變阻器Pa段與Pb段并聯，然后 與和電源串聯，滑片從a向b緩慢移動的過程中，電路的總電阻先增大后減小，故A錯誤；
B.由閉合電路歐姆定律可知干路中的電流先減小后增大，因此電源總功率 先減小后增大，故B錯誤；
C. 兩端的電壓先減小后增大，它與電容器并聯，根據 可知電容器所帶電荷量先減少后增多，故C正確；
D.電源的效率
滑片從a向b緩慢移動的過程中，路端電壓為
由于I先減小后增大，因此U先增大后減小，可知電源效率先增大后減小，故D錯誤。
PART 05
課堂小結
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小試牛刀
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① 閉合電路
（1）外電路：電源外部的電路叫外電路，由用電器和導線組成，其總電阻稱為外電阻R.外電路兩端的電壓稱為外電壓，通常也叫路段電壓.
（2）內電路：電源內部的電路叫內電路，其電阻稱為內阻r.
電動勢
（1）定義：在電源內部，非靜電力所做的功W與所移動的電荷量q之比叫電動勢.
（2）定義式：
（3）數值：電動勢在數值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源內部從負極移動到正極所做的功.
電源之外的電路
1
2
不是決定式
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（4）單位：伏特（V），簡稱伏.
（5）物理意義：表示電源把其他形式的能轉化為電能（非靜電力做功）的本領大小.
（6）特性：電源的電動勢反映了電源的特性，由電源中非靜電力的特性決定，與外電路無關.
閉合電路的歐姆定律
（1）內容：閉合電路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.這個結論叫作閉合電路的歐姆定律.
（2）公式：
（3）常用表達式：
與電勢差（電壓）的單位相同，
但電動勢與電勢差是兩個不同的概念
3
適用于純電阻電路
適用于所有電路
外電路斷路
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路端電壓與負載的關系
（1）路端電壓：路端電壓時外電路的實際工作電壓.
（2）路端電壓U與外電路電阻R的關系：路端電壓隨著外電路電阻的增大而增大.
（3）關系式：
4
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