选修3-1-4.1探究闭合电路欧姆定律

4.1电动势闭合电路欧姆定律教学目标1.理解电动势和内阻的概念及定义式。知道电动势是表征电源特性的物理量。2．从能量转化的角度理解电动势的物理意义。3.初步认识闭合电路欧姆定律内电压:电流通过电源内电阻时，电势降落：U内=Ir2、内电阻r和内电压Ur：电源外部电流从正极到负极电源内部电流从负极到正极内电阻r:电源内电路上的电阻一、内电路和外电路：1、闭合电路的组成：外电路：由用电器和导线组成内电路：电源内部的电路路端电压：外电路两端的电压叫做路端电压U正极负极++E电源正极负极电源++E1）搬运电荷需克服静电场对电荷的作用力；3、电源的作用：在电源内部2）在电源内一定存在着“非静电力”，像“搬运工”；3）搬运同样多的电荷，非静电力在不同的电源中做的功一般并不相同搬运电荷做功将其他形式能转化为电能电动势和内电阻势表征电源特征的物理量。化学电池：化学能转化为电能发电机：机械能转化为电能二.电源的电动势3、电动势是标量，其方向的含义：为了便于确定电源的正负极规定：由负极板经内电路指向正极板，电动势的方向。+–rE、2、意义：表征电源将其他形式能转化为电能本领的物理量。1.定义：在电源内部非静电力把正电荷从电源负极移到正极所做的功与被移送电量的比叫做电源的电动势。WEq非定义式：单位：伏特（V)正极负极电源++E=WqE非公式变形：4、对电源电动势的几点说明：2）从电路中能量转化的角度来说，电动势等于电源内移动单位电荷时其他形式能转化为电能的多少。1）电动势的固有性：由电源本身性质决定。与工作状态无关；3）从测量的角度来说，电动势等于电源断开时电源两端的电压4）电动势的“方向”是用来表示电源极性的，不表示电动势是矢量EU开=EWWEqq非非1、实验目的：用可调内阻电池验证闭合电路中内电压和外电压之和等于电源电动势，即验证闭合电路欧姆定律。附：研究闭合电路的欧姆定律的实验（探测电源的内部电压实验）2、实验器材：可调内阻的电池一套、电压表2只、电阻箱1只、开关1只、导线。3、实验步骤：1）连接线路。2）S断开，测量E3）调节电池内阻。4）接通电路,将V1、V2表的读数记入表内6）分析、处理数据。5）改变内阻，重复步骤4uCnZ电阻箱读数R（Ω）内电路电压U’（V）外电路电压U（V）U+U’（V）误差2500.121.922000.221.801500.321.721000.421.59UUEE外内结论：（对于给定电源为一定值）数据记录2.042.022.042.012%1%2%0.5%==EU开测得2电动势.00V此结论即为闭合电路欧姆定律原始表达式。由能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。rERK内电路外电路由能量守恒：化学反应（非静力做功）产生电能消耗的电能电流做功（电场力做功）外非内EUIrUU外内理论推导与实验结论完全一致附：从能量转化的观点研究闭合电路的欧姆定律WEqEIt非＝WqUUIt外2WIrt内2EItUItIrt即：1.内容：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．适用条件:对纯电阻电路EIRrEUIrEIRIrUIR2.闭合电路欧姆定律的其他表达形式：EUIrEUIr　rrEUIIUERR三.闭合电路欧姆定律若外电路为纯电阻EIRr公式表：达ababcdbdac3、电路中的电势变化情况（1）在外电路中，沿电流方向电势降低。（2）在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，由于存在非静电力沿电流方向而使电势得以更多地“跃升”。IrEU作业课本家庭作业P811、2、4题3、5题直接填在书上外电路两端的电压叫路端电压．１、由分析U与R的关系R增大，电流减小，路端电压增大R减小，电流增大，路端电压减小IrEU四、路端电压跟负载的关系２、两个特例：（2）外电路短路时0ERIUr0端，，0RIUE端，，（1）外电路断路时EIRrＲ　Ｉ　ＵＲ　Ｉ　Ｕ3．电源的伏安特性（路端电压随电流变化的图像）2）电源的U-I图象:UEIr１）函数关系：下图中a图线表示定值电阻的U-I图像；两图像的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率.OUI③图像斜率的绝对值表示内电阻：短ＵＥ－ＵＥ＝＝＝Ｉｋ＝ＩＩｒ②U=0时横截距表示短路电流I短OIUEU0M（I0,U0）NI0ImbaUI是的一次减函数①纵截距:表示电源的电动势E，I短UEIrUIR00PIU出E案例、如图所示的电路中,R1R2R3和R4都是定值电阻，RP是可变电阻，电源电动势为E，内阻为r.设电路中的总电流为I，电流表的示数为I’,电压表的示数为U,闭合开关S,当滑片向a点移动时（）D端电压的变化及电路的动态分析EIRrPRRI总总PR3SAR1ErR2R4RPabV.', .',.',? .',AIUBIUCIUDIU变大变小变大变大变小变大变小变小I'I2I.、UEIr13()abUEIrRRabUU'I24'abUIRR2I21III例题讲解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.蓄电池两极间的电压为2VC.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强AD3.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ABC正确理解电动势的概念4、在如图所示的电路中，电源的电动势为1.5V,内0.12Ω，外电路的电阻为1.38Ω，求电路中的电流和路端电压。由闭合电路欧姆定律1.51.380121.EIARrA或由U=IR=1.38V解:RE,r注意求电流公式的灵活选用1.510.11.328UEIVrVV路端电压为：5.电源的电动势为2V，外电阻为9Ω时，路端电压为1.8V，求电源的内电阻？1.80.29UIAAR解:电路中电流为内阻为21.810.2UEUrII内RE,r解小灯泡H1和H2的电阻均为课本案例2如图，电源电动势为3V,内阻为1Ω，两个相同的小灯泡H1，H2的额定电压均为2.5V，额定电流均为0.3A.（1）当开关S1闭合，S2断开时，试计算H1中的电流和加在H1上的电压。（2）当开关S1、S2都闭合时，试计算H2中的电流和加在H2上的电压00URI2.50.3（1）小灯泡H1与电源组成闭合电路3=8.3+1EIARr=8.3UEIr=0.32A(30.321)V2.7V1H小灯泡的电压就是路端电压UIR或由部分电路欧姆定律得0.328.32.7VVS2ErH1H2S1与串并联电路的规律结合E=3V,r=1Ω，额定电压U0=2.5V，额定电流均为I0=0.3A.（2）当开关S1、S2都闭合时，试计算H2中的电流和加在H2上的电压SErH1H2121212RRRRR外电阻212'(30.581)UUEIrV（2）等效电路如图示，两灯泡并联1212RIIRR由并联电路的特点得：2R123=8.3+122EIARr0.58A10.580292.AA2.4V222'0.298.32.4UIRVV或由部分电路欧姆定律得：课本上的解法错在哪？张冠李戴，没有注意到路端电压的变化作业课本家庭作业P883、4、5题3、5题直接填在书上