《电源的电动势和内阻 闭合电路的欧姆定律》(DOC) - 图文

教师： 学生： 学科： 物理 时间： 课 题（课型） 《电源的电动势和内阻 闭合电路的欧姆定律》 1．知道电动势和内阻是表征电源特性的物理量。 2．理解电源的路端电压与电动势的关系U=E-Ir，会解释测得的电源路端电教 学 目 标压区别于电源电动势的原因。 或考 点 分 3．理解闭合电路欧姆定律，并会用它来计算电路电路问题。 析： 4、对动态电路的分析 5、含电容器的电路计算 1.重点：①正确理解电动势的物理意义；②对闭合电路欧姆定律的理解和应用． 教学重难点： 2.难点： 路端电压、电流随外电阻变化规律. 动态电路分析，含电容器的电路计算 教学方法： 知识梳理、例题讲解、归纳总结、巩固训练 知识回顾：1、要使导体中形成电流，必须满足哪些条件？ （1）导体内必须存在自由电荷 （2）导体两端必须存在电压 2、要使电路中形成持续、稳定的电流，必须满足哪些条件？ （1）电路必须闭合 （2）电路中必须存在电压 3、电源在电路中的作用是什么？ 及时地把从电源负极经过导线流到电源正极的自由电子通过电源内部搬运回电源负极， 使电源正、负极上的电荷保持一定，使导线两端的电压维持不变，从而使电路中有持 续的，稳定不变的电流流过。 思考：电源内部是什么力把电子从正极搬运到 负极呢? 新课教学： 电源的特点 1.电源能维持电荷的流动是因为它具有把自由 电荷从负极经电源内部搬运到正极的能力 2.正负极堆积着正负电荷，所以电源内部存在着由正极指向 负极的静电场 3.要把自由电子从负极搬运到正极就要克服静电场对电荷的作用力 4.一定存在着“非静电力”，它像个“搬运工” 电源 - 1 - 干电池非静电力是化学作用 发电机非静电力是电磁作用 5、电源在电路中的作用：将其它形式的能转变为电能；保持导体两端有持续的电压。 思考：电源内部的能量是怎样转化的？ 电源内部非静电力克服电场力做功，把其他形式的能转化为电势能 一、电动势 1、定义：非电场力将电量为q的正电荷从电源负极移到正极的过程中非电场力做的功W非与移动电荷电量q的比值叫做电源的电动势。 2、定义式：E=W q3、单位：伏特（ V ） 1V=1J/C 4、物理意义：反映了电源将其他形式的能转化为电能本领的大小或者说反映了电源内部非电场力做功本领的大小。数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。 5、对电动势的理解： ①电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟电源是否接入外电路无关。 ②E=W非/q是电动势的定义式，E只与电源本身的结构（如：电池的正、负极村料,及电解液的化学性质）有关，跟W非及q无关。 ③电动势是标量，但习惯上给电动势规定方向，规定电动势的方向与电源内部的电流方向相同，即由电源负极指向正极。 ④由E=W非/q可知，当q=1C时，E=W非，它的含义是：电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。 由于，非电场力做了多少功，就有多少其它形式的能转化为电势能，因此，电动势在数值上也可以说等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极电源所转化的能量 。 如：干电池的电动势为1.5V，表示干电池将1C的正电荷从电源负极搬到正极，非电场力要做功1.5J，电源要将1.5J的其它形式的能转化为1.5J的电势能。 再如：蓄电池的电动势为2V，表示蓄电池将1C的正电荷从电源负极搬到正极，非电场力要做功2J，电源要将2J的其它形式的能转化为2J的电势能。 ⑤电源电动势可以直接用伏特表进行测量： 把伏特表直接接在电源的两极上所测出的电压就是电源的电动势。 ⑥电源电动势等于电源还没有接入电路时电源两极间的电压。 6、电动势与电压的区别

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电动势：E=W ，W表示电源内部非静电力做的功，其它形式能转化为电势能，E反映电源的特，q性，反映电源把其它形式能转化为电能的本领。 电压：U?W，Ｗ表示电源外部电场力做的功，表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所q消耗的电势能，电压表示移动单位正电荷消耗的电势能。 反映把电势能转化为其它形式能的本领，电势差表征电场的性质。 例1、关于电动势，下列说法正确的是（ ） A. 在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做正功，电势能增加 B. 对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大 C. 电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多 D. 电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多 例2、铅蓄电池的电动势为2V，这表示（ ） A、电路中每通过1C的电量，电源把2J的化学能转变为电能 B、 蓄电池未接入电路时两极间的电压为2V C、 蓄电池在1s内将2J的化学能转变成电能 D、蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V）强。 例题3、关于电动势，下列说法中正确的是 [ ] A．在电源内部，由负极到正极的方向为电动势的方向 B．在闭合电路中，电动势的方向与内电路中电流的方向相同 C．电动势的方向是电源内部电势升高的方向 D．电动势是矢量 例题4关于电源电动势，下列说法中正确的是 ( ) A．同一电源接入不同的电路，电动势会发生改变 B．电源电动势就是接入电源两极间的电压表测量的电压 C．电源电动势表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，与是否接有外电路无关 D．电源电动势与电势差是一回事 二、闭合电路欧姆定律 内电路、外电路、内电阻、外电阻 外电路：电源外部电流从正极板到负极板叫外电路。包括用电器、导线等. 外电阻：外电路的总电阻.

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内电路：电源内部电流从负极板到正极板叫内电路。 内电阻：内电路的电阻 内电压Ｕｒ：电源内阻上分得的电压 路端电压Ｕ：外电路两端的电压，即电源的输出电压 闭合电路由电源外部的电路（外电路）和电源内部的电路（内电路）组成．[来源:Zxxk. 理论分析表明，在闭合电路中，电源内部电势升高的数值等于电路中外电阻上的电势降落与内电阻上电势降落之和，即 E＝U外＋U内 ① 设闭合电路中的电流为I，外电阻为R，内阻为r，由欧姆定律可知 U外＝IR U内＝Ir代入①式得：电压表达式：E＝IR＋Ir 电流表达式：IE?R?r ② ②式表示：闭合电路中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，这个结论叫做闭合电路欧姆定律．适用范围：外电路是纯电阻电路 三 路端电压（外电路上电势的降落）跟负载的关系 U＝E－U内＝E－Ir （1）当外电阻Ｒ增大时，Ｉ ，内电压 ，路端电压Ｕ 。当外电路断开时，Ｉ＝０，Ｕ＝Ｅ。这就是用电压表直接测量开路时两端电压即为电动势值的原因． （2）当外电阻Ｒ减小时，Ｉ ，内电压 ，路端电压Ｕ 。当电源短路时，I=E，Ｕ＝０。由于短路电流很rERE=r，也可以得到路端电压随外电阻的R+r1+R大，电源易烧坏，还可能引起火灾，因此要千万避免短路 （3）路端电压也可以表示为：增大而增大的结论。 U=IR= 四 U-I图像 A、图线与纵轴交点表示电路断开情况，交点的纵坐标为电源电动势E.

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B、图线与横轴交点表示外电路短路情况，交点横坐标为短路电流I短=E/r. C、图线斜率值(tan )表示电源的内电阻r=△U/△I. 由于一般电源的内阻r很小，故外电压U随电流I的变化不太明显，实际得到的图线往往很平，只画在坐标纸上的上面一小部分，为了充分利用坐标纸，往往将横轴向上移。此时应注意，图线与横轴的交点并非短路电流，不可盲目用它求内阻，但图线与纵轴的交点仍代表电动势E，图线的斜率的绝对值仍等于内阻r. 五、闭合电路中的功率 (a)电源总功率：P总=IE=IU+IUr=P出+P内E2R(b)电源的输出功率：P出=IU=IE-Ir==P总-P内(R+r)2 (c)电源内部的发热功率（内耗功率）：P内=IU内=I2r2(d)三个功率关系：P总＝P出＋P内六、电源的功率和效率 1、电源的效率：η=IU IE2、在闭合电路中，当外电路是纯电阻电路时：22ERE外P出=I2R外==2 （R外+r）(R外-r)2+4rR外P出与外电阻R的函数关系可用如图所示图像表示，由图像可以看出： E2（1）当R外=r时,P出最大，且最大值为P出m=4r （2）当R接近r阻值的方向变化时，P出增大，当R向远离阻值的方向变化时，P出减小。 注意：（1）当电源输出功率最大时，效率并不最大，ηP出→0，无实际意义。 （2）对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路电流的大小，即根据I2R来判断，与输出功率大小的判断方法不同 例题5、已知如图，E=6V，r=4Ω，R1=2Ω，R2的变化范围是0－10Ω。求： =50％。当R→∞时，η→100％，但此时

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