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第十二章 電能、能量守恒
第2節 閉合電路歐姆定律
一、閉合電路
2）內電路：電源內部的電路。
（1）內阻r（純電阻）：內電路的電阻。
（2）內電壓U內： 內電路上的電勢降落。
1）外電路：電源外部的電路。
（1）外電阻R：外電路的電阻。
（2）路端電壓U外：外電路耗壓
內電路
S
1、構成：用導線把電源、用電器連成一個閉合電路。
r
E
R
K
內電路
外電路
外電路：電流方向由正極流向負極，沿電流方向電勢降低。
內電路：即在電源內部，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。
2、閉合回路的電流方向
內電路與外電路中的總電流是相同的。
a
b
a
b
c
d
干電池
發電機
在干電池中，非靜電力是化學作用，它使化學能轉化為電勢能；
在發電機中，非靜電力是電磁作用，它使機械能轉化為電勢能。
思考：電源內部的非靜電力是由什么提供的？
3、電路中的電勢變化情況
（1）在外電路中，沿電流方向流經電阻電勢降低，
在內電路中，存在內阻（發熱元件），沿電流方向電勢也降低
（2）在內電路中沿電流方向存在電勢 “躍升”。
a
b
c
d
＋
－
電源是為回路提供總能量、總電壓的裝置
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1C的正電荷在電源內從負極移送到正極所做的。
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。
4、電源的電動勢——電源為回路提供的總電壓
二、閉合電路歐姆定律
——閉合電路等式規律
r
E
R
s
I
W非靜電力=qE=IEt
1.合上開關，在時間t內，有多少化學能轉化為電能？
3.電流流經內電阻r時，在時間t內消耗多少電能？
2.電流流經外電路時，在時間t內消耗多少電能？
E外=U外It
Q內=U內It=I2rt
1、萬能回路等式
E=U外+U內
E=U外+Ir
你能否得出電源的伏安特性曲線？
以上各能量之間有何關系？
函數：U外=E－Ir
①縱坐標截距等于電源電動勢Ｅ
②橫坐標截距等于Ｉ短＝E/r
E
I短
③斜率絕對值等于電源內阻
內阻越大，圖線傾斜得越厲害．
1
2
電源的伏安特性曲線——路端電壓與電流關系圖象
E
④“面積”= U.I=P出
函數：U外=E－Ir
電源的伏安特性曲線——路端電壓與電流關系圖象
關注：“面積”= U.I=P出
何時電源的輸出功率最大？
I短
E
W非靜電力=qE=IEt
1.合上開關，在時間t內，有多少化學能轉化為電能？
3.電流流經內電阻r時，在時間t內消耗多少電能？
2.電流流經外電路時，在時間t內消耗多少電能？
E外=UIt
Q內=U內It=I2rt
2、純電阻回路等式
E外=I2Rt
r
E
R
s
I
E=U外+Ir
E=IR+Ir
函數：U外=E－Ir在此處如何理解？
以上各能量之間有何關系？
O
R
I
3、閉合電路歐姆定律：閉合的純電阻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．
思考：當滑動變阻器的滑片由a向b移動時,安培表和伏特表示數如何變化
R總
Ｉ總
電流表示數減小
電壓表示數增大
Ｕ外＝Ｅ－Ｉr
↑
↓
Ｕ外↑
你知道為什么多個并聯的小燈泡的亮度明顯比單獨一個小燈泡暗？
試推導:
端電壓隨外電阻的增大而增大，隨著外電阻的減小而減小
a
b
（2）外電路短路時
（1）外電路斷路（空載）時
a
b
.
r
P
O
R
U
E
4、路端電壓與負載的關系（純電阻回路）
函數：
（3）時當R=r時
各量關系：
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
純電阻
純電阻：
5、閉合電路中的功率和效率
o R
P出
Pm
r
4）、電源的輸出功率變量分析 :U=E/2時，電源的輸出功率最大
電源輸出功率隨外電阻變化的圖線
5)、電源的效率:
純電阻
萬能式
若純電阻電路，則 ，試推導：
例1 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；
②此時電源的效率多大？
③R1上消耗的最大功率；
④R2上消耗的最大功率。
E r
R2
R1
① 2.25W；② 2W；③ 1.5W
效率最大與功率最大一回事嗎？
三、小結
電動勢
BD
銅
b
r
a
B
R
鋅
A
1.如圖為伏打電池示意圖, 由于化學反應,在A、B兩電極附近產生了很薄的兩個帶電接觸層a、b.
（1）（多選題）沿電流方向繞電路一周，非靜電力做功的區是（ ）
A. R B. b C. r D. a
（2）在如圖所示回路的各區域內，
電勢升高的總和等于電源的___________。
2.單位電荷繞閉合電路一周，如外電路是純電阻電路，外電路中產生的熱量僅決定于（ ）
A.電流的大小，且與電流的平方成正比
B.電源電動勢的大小，且與電動勢的大小成正比
C.路端電壓的大小，且與路端電壓的大小成正比
D.各部分電阻值的大小，且與電阻值成反比
C
3. 如圖所示，R1 = 8.0 W，R2 = 5.0 W，當單刀雙擲開關 S 扳到位置 1 時，則得的電流 I1 = 0.2 A；當S 扳到位置 2 時，測得電流 I 2 = 0.3 A。求電源電動勢E 和內電阻r
解：根據全電路歐姆定律，
r
S
E
A
R
1
R
2
1
2
消去E
4.在右圖的閉合電路中，當滑片P 向右移動時，兩電表讀數的變化是（ ）
A. A變大， V變大
B. A變小， V變大
C. A變大， V變小
D. A變小， V變小
A
R
S
E
R0
P
V
R
S
E
R0
P
r
R總
I總
U外=E -U內
U0
UR
E
r
U內
4.在右圖的閉合電路中，當滑片P 向右移動時，兩電表讀數的變化是 （ ）
A. A變大， V變大
B. A變小， V變大
C. A變大， V變小
D. A變小， V變小
A
R
S
E
R0
P
V
B
電路的動態分析問題
閉合電路中只要有一只電阻的阻值發生變化，就會影響整個電路，使總電路和每一部分的電流、電壓都發生變化。
討論依據是：閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串聯電路的電壓關系、并聯電路的電流關系。
思路:
局部
整體
局部
5.按如圖所示的電路連接各元件后，閉合開關S，L1、L2兩燈泡都能發光。在保證燈泡安全的前提下，當滑動變阻器的滑動頭向左移動時，下列判斷正確的是 （ ）
A．L1變暗 B．L1變亮
C．L2變暗 D．L2變亮
AD
R
L1
L2
S
E
6.（多選）如圖所示，平行金屬板中有一個帶電油滴懸浮在兩板間的P點，不考慮電流表和電壓表對電路的影響，選地面的電勢為零，當滑動變阻器R4的滑片向b端移動時，下列說法正確的是（　　）
A．油滴帶負電，將向下運動
B．P點的電勢升高
C．電源的效率變低
D．若電壓表、電流表的示數變化量分別為ΔU和ΔI，則
AC
四、歐姆表原理、多用電表
1.如何把電流表改裝成電壓表
2.如何把電流表改裝成量程較大的電流表
知識回顧
U
Ig
V
U
Rg
R
Ug
UR
Ig
Ug
A
I
Ug
I
Ig
IR
R
Rg
分壓電阻
分流電阻
能否把電流表改裝成直接測量電阻的歐姆表
(1)用導線把A、B直接連起來,此時應把可變電阻R調節為多少才能使電流表恰好達到滿偏電流
r
A
B
E
R
Rg
例.如圖電源的電動勢E=1.5V,內阻r=0.5Ω,電流表滿偏電流Ig=10 mA,電流表電阻Rg=7.5Ω,A、B為接線柱。
1、歐姆表的改裝
142 Ω
(2)調到滿偏后保持R的值不變,在A、B間接一個50Ω的電阻Rx,電流表指針指著多少刻度的位置
7.5mA
(3)調到滿偏后保持R的值不變,在A、B間接一個150Ω的電阻Rx,電流表指針指著多少刻度的位置
5mA
通過以上計算你有何啟發
150Ω定值
Rx
毫安表盤 歐姆表盤
10mA 0Ω
7.5mA 50Ω
5mA 150Ω
0mA ∞Ω
2).歐姆表的結構:歐姆表由電流表G、電池、調零電阻R， 刻度盤和紅、黑表筆組成.
m
Ω
0
50
150
∞
R
r
R
E
Ix
+
+
=
g
Rx
+
1).改裝原理：
Rx
R內
3).歐姆表的表盤:不均勻、增減與電流表相反、左密右稀
4).歐姆表正負極
優點：測量方便
5).優缺點
缺點：若電池用久了，電動勢會變化，產生誤差較大，只能粗略測量電阻
毫安表盤 歐姆表盤
10mA 0Ω
7.5mA 50Ω
5mA 150Ω
0mA ∞Ω
m
Ω
0
50
150
∞
R
r
R
E
Ix
+
+
=
g
Rx
+
1).改裝原理：
Rx
R內
6).三個特殊值：
共用表盤：共用左邊界（機械調零）
共用右邊界（歐姆調零--Rx=0）
中值電阻

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