2.7闭合电路欧姆定律
2020-2021学年人教版物理选修3-1学案：2.7 闭合电路的欧姆定律 含解析
7闭合电路的欧姆定律素养目标定位※※理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能熟练地用来解决有关的电路问题※※理解路端电压与电流（或外电阻）的关系，知道这种关系的公式表达和图象表达，并能用来分析、解决有关问题※理解闭合电路的功率表达，知道闭合电路欧姆定律是能量转化与守恒的一种表现形式素养思维脉络知识点1 闭合电路的欧姆定律1．闭合电路组成（1)外电路：电源__外__部由用电器和导线组成的电路，在外电路中，沿电流方向电势__降低__。
(2)内电路:电源__内__部的电路，在内电路中,沿电流方向电势__升高__。
2．闭合电路中的能量转化如图所示，电路中电流为I，在时间t内，__非静电力做功__等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EIt＝__I2Rt＋I2rt__.3．闭合电路欧姆定律(1）概念:闭合电路中的电流与__电源的电动势__成正比，与内、外电路中的__电阻之和__成反比。
（2）表达式：I＝__错误!__公式中,R表示外电路的总电阻，E表示电源的电动势，r是电源内阻。
（3)适用范围:__纯电阻__电路。
知识点2 路端电压与负载的关系1．路端电压与电流的关系（1)公式:U＝__E－Ir__。
（2)图象(U－I):如图所示是一条倾斜的直线,该直线与纵轴交点的纵坐标表示__电动势__，斜率的绝对值表示电源的__内阻__。
2．路端电压随外电阻的变化规律(1)外电阻R增大时，电流I减小，外电压U__增大__，当R增大到无限大（断路）时,I＝0，U＝__E__。
（2)外电阻R减小时，电流I增大，路端电压U__减小__，当R减小到零时，I＝错误!，U＝__0__。
思考辨析『判一判』(1)闭合电路沿着电流的方向电势一定降低。
（×)（2)闭合电路的电流跟内、外电路电阻之和成反比.（√)（3）在闭合电路中，外电阻越大,路端电压越大.( √）(4）电路断开时，电路中的电流为零，路端电压也为零。
( ×)(5)外电路短路时，电路中的电流无穷大.( ×)(6）纯电阻电路中电源的输出功率随外电阻R的增大而增大。
(人教版)高二物理选修2.7.闭合电路的欧姆定律
Q外=I 2Rt Q内=I 2 rt
2. 在时间 t 内，内电路中电流做功产生的热为多少？
3. 电流流经电源时，在时间 t 内非静电力做多少功？
W = Eq = EIt 4. 根据能量守恒定律，以上各能量之间有什么关系？
根据能量守恒定律，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。 W = Q外 + Q内 即 EIt = I 2Rt ＋I 2 rt
如图所示电路中，将小灯泡与3 V的电源相接 ，小灯泡 发光。如果将另一个灯泡再串联入电路中，大家猜想一下， 会出现什么情况呢？ 实验现象:灯没有变得更亮或是被烧坏，而是变暗了。
这是什么原因呢？
1. 什么是电源？
把其他形式的能转换成电能的装置。
...
2. 电源电动势的概念？物理意义？
（1）定义：在电源内部非静电力把单位正电荷从电 源的负极移到正极所做的功。 （2）意义：电动势表示电源将其他形式的能转化为 电能本领。
所以灯泡的实际功率也将减小。
例1 :如图所示，R1 = 8.0 Ω，R2 = 5.0
Ω ，当单刀双掷开关 S 扳到位置 1 时 ，测得的电流 I1 = 0.2 A；当S 扳到位 置 2 时，测得电流 I
2 A
...
S
1
R1 R2
2
= 0.3 A。求电源
E r
电动势E 和内电阻r。
E I1 R 1 I1r
3. 如何计算电路中电能转化为其他形式的能？
W = IUt
对于纯电阻电路
2 U W IUt I 2 Rt t R
1．闭合电路．
...
内部 (1)闭合电路的组成：①内电路：电源________ 的电
2-7闭合电路的欧姆定律
工具
第二章
恒定电流
栏目导引
3．电动势和电压有何不同？
提示：
电压 意义 电动势
电压表示静电力做功将 电动势表示非静电力做 电能转化为其他形式能 功将其他形式的能转化 的本领 决定 电压是由电源、导体电 阻、外电路的连接方式 共同决定 为电能的本领 电动势只由电源本身决
因素
定，与外电路无关
工具
第二章
恒定电流
工具
第二章 恒定电流
栏目导引
【跟踪发散】
1－1：如下图所示的电路中，R1＝R2＝
R3＝1 Ω，电压表内阻很大，当S断开时，电压表示数为0.8
V，当S闭合时，电压表示数为1 V，求电源电动势与内阻．
工具
第二章
恒定电流
栏目导引
解析：
当 S 断开时，R1 与 R2 串联组成外电路，R1 中
U1 电流 I1＝ ，E＝I1(R1＋R2＋r)． R1 当 S 闭合时， 2 与 R3 并联， R 然后与 R1 串联组成外电路， 且电压表仍测 R1 两端电压，
(1)概念：内电路是电源内部电路，外电路是电源外部
电路．
(2)特点：外电路中电流由电源 正极 流向 负极 ， 沿
电流方向电势 降低 ，内电路中电流由电源 负极 流向 正极， 沿电流方向电势 升高 ． 2．闭合电路的能量转化 非静电力做功等于内、外电路电能转化为其他形式能的 总和，即：EIt＝ I2Rt＋I2rt .
工具
第二章
恒定电流
栏目导引
E2 当外电路为纯电阻时 P 总＝IE＝ ，P 出＝P 外＝I2R＝ R＋r E2 E2R E2 R＝ ＝ . R＋r2 R－r2＋4Rr R－r2 R ＋4r
如此式可以看出当R＝r时，电源的输出功率最大，P出
物理：2.7《闭合电路的欧姆定律》基础知识讲解课件(新人教版选修3-1)
(3)适用范围： 纯电阻 电路． 适用范围： 电路． 适用范围 (4)常用的变形公式及适用范围 常用的变形公式及适用范围 U ①公式：E＝ 外 ＋U内或U＝ E－Ir . 公式： ＝ ＝ － ②适用范围：任何闭合电路． 适用范围：任何闭合电路．
二、路端电压与负载的关系 1．路端电压与电流的关系 ． (1)公式：U＝ E－Ir 公式： ＝ － 公式 .
三、闭合电路中的功率和效率 1．各部分功率关系分析 ． 由EIt＝I2Rt＋I2rt知，EI＝I2R＋I2r ＝ ＋ 知 ＝ ＋ 其中EI为电源的总功率，I2r为电源内耗功率，I2R 为电源内耗功率， 其中 为电源的总功率， 为电源内耗功率 为电源的总功率 为外电路消耗功率，也是电源的输出功率． 为外电路消耗功率，也是电源的输出功率．
(3)由 由
判断总电流的变化； 判断总电流的变化；
(4)据U＝E－Ir判断路端电压的变化； 据 ＝ － 判断路端电压的变化 判断路端电压的变化； (5)由欧姆定律及串、 并联电路的规律判断各部分 由欧姆定律及串、 由欧姆定律及串 电路电压及电流的变化． 电路电压及电流的变化．
1．在闭合电路中，任何一个电阻的增大 或减小 ， ． 在闭合电路中，任何一个电阻的增大(或减小 或减小)， 将引起电路总电阻的增大(或减小 ， 将引起电路总电阻的增大 或减小)，该电阻两端的电压 或减小 一定会增大(或减小 ，通过该电阻的电流一定会减小(或 一定会增大 或减小)，通过该电阻的电流一定会减小 或 或减小 增大)． 增大 ． 2．讨论定值电阻上电压 电流 的变化时 ， 可用部 ． 讨论定值电阻上电压(电流 的变化时， 电流)的变化时 分电路欧姆定律分析，当讨论可变电阻 上的电压 电流) 上的电压(电流 分电路欧姆定律分析，当讨论可变电阻R上的电压 电流 变化时，不能再用 ＝ 分析，因它的电阻变化， 变化时，不能再用I＝ 分析，因它的电阻变化，电压也 变化， 不好确定 只能从串、并联的特点进行分析． 不好确定， 变化，I不好确定，只能从串、并联的特点进行分析．
物理选修3-1人教版2.7闭合电路欧姆定律(共49张ppt)
第一种方法： 原理：E=I(R+r) 由此可知需要测量两组对应的电流和电阻即可。 器材：一个电流表和两个定值电阻(或电阻箱)
A R
E.r
S1
S2 A
R1 R2 E.r
学生实验： 用一个电流表和两个定值电阻(或电阻箱)测量电源电动势和内电阻。
第二种方法：
原理：
E I( R r ) U ( R r ) U Ur
问题1：在如图所示的电路中，若电阻R增大，路端 电压U怎样变化？
有三种结论及分析方法，你认 为是否正确，说说为什么？
E.r
(1)电阻R增大，由U=IR可知R增大，路
R
端电压U增大。
(2)电阻R增大，由I=E/(R+r)可知R增大，I减小，又由 U=IR可知I减小，路端电压U减小。
(3)电阻R增大，由I=E/(R+r)可知R增大，I减小，又由 U=IR可知I减小，但R增大，所以结果不定。
R
Rr 1 r
所以：R增大，U增大
R
反之，R减小，U减小
讨论：
当R= 时,电压U等于多少?电路处于什么状态?当R＝0 时,电压U等于多大?电路处于
什么状态?
思考：如果要作出U—I关系图线，是一条什么样的图线？
U/V
1.是一条过原点的直线吗?为什么?
3a
2. 52
2.图中交点a对应什么电路状态? 3.图中交点b对应什么电路状态?
(1) I = 0.8A U=3.2V (2) I=1.18A U=2.8V 思考：外电阻的变化总能引起哪些量发生变化？ 外电阻的变化引起总电流和路端电压发生变化
E.r R1 R2
方案2： 实验：分别测新、旧电池两端的电压。 并分别与小灯泡连接，使小灯泡发光，观察小灯泡的亮度。
2.7闭合电路欧姆定律导学案
2014-2015学年第一学期物理选修3-1导学案编号：18 使用时间：2014.11 编写人：陈明生审核人：负责人：班级：小组：姓名：组内评价：教师评价：§2.7闭合电路欧姆定律导学案学习目标1、了解内电路、外电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和.2、掌握闭合电路欧姆定律的内容，理解各物理量及公式的物理意义.3、会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系．预习指导学习重点: 推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。
学习难点: 路端电压与负载的关系自主学习，合作探究：(在回忆初中相关内容的基础上,阅读课本相关内容，完成下列问题) 自主学习一．闭合电路欧姆定律：1．在时间t内，外电路和内电路产生的焦耳热各是多少？电源非静电力做功是多少？它们之间有怎样的关系？2．你能进一步得出电路中的电流与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系吗？[延伸思考] 闭合电路欧姆定律的三种表达形式的适用范围是否相同？二、路端电压与负载的关系1．在如图所示的电路中，电源的电动势E＝10 V，内电阻r＝1 Ω，试求当外电阻分别是3 Ω、4 Ω、7 Ω时所对应的路端电压．通过数据计算，你发现了怎样的规律？2．如图所示，以电路中的电流为横轴，路端电压为纵轴，建立路端电压U与电流I的U－I 图象，请思考，图线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？纵坐标从零开始时，图线与横轴的交点表示的物理意义是什么？直线的斜率的绝对值表示的物理意义又是什么？三．.路端电压与电流的关系（补充内容）闭合电路欧姆定律可变形为U=E-Ir，E和r可认为是不变的，由此可以作出电源的路端电压U 与总电流I的关系图线，如图所示.依据公式或图线可知：（1）路端电压随总电流的增大而 .（2）电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E.在图象中，U—I图象在纵轴上的截距表示电源的电动势.(为什么?)（3）路端电压为零时，即外电路短路时的电流I=rE.图线斜率绝对值在数值上等于内电阻.(为什么?)（4）电源的U—I图象反映了电源的特征（电动势E、内阻r)。
《2.7闭合电路欧姆定律》教学设计
闭合电路欧姆定律教学设计开鲁一中物理组王曼曼一、教材分析课标分析：知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律教材地位：闭合电路欧姆定律是恒定电流一章的核心内容，具有承前启后的作用。
既是本章知识的高度总结，又是本章拓展的重要基础；通过学习，既能使学生从部分电路的认知上升到全电路规律的掌握，又能从静态电路的计算提高到对含电源电路的动态分析及推演。
同时，闭合电路欧姆定律能够充分体现功和能的概念在物理学中的重要性，是功能关系学习的好素材。
二、学情分析学生通过前面的学习，理解了静电力做功与电荷量、电势差的关系、了解了静电力做功与电能转化的知识，认识了如何从非静电力做功的角度描述电动势，并处理了部分电路欧姆定律的相关电路问题，已经具备了通过功能关系分析建立闭合电路欧姆定律，并应用闭合电路欧姆定律分析问题的知识与技能。
三、教学目标（一）知识与技能1、通过探究推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。
2、理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达，并能用来分析有关问题。
3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。
知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
4、了解路端电压与电流的U-I图像，认识E和r对U-I图像的影响。
5、熟练应用闭合电路欧姆定律进行相关的电路分析和计算（二）过程与方法1、经历闭合电路欧姆定律及其公式的推导过程，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用，培养学生推理能力。
2、通过路端电压与负载的关系实验，培养学生利用实验探究物理规律的科学思路和方法。
3、了解路端电压与电流的U-I图像，培养学生利用图像方法分析电学问题的能力。
4、利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
（三）情感态度价值观1、通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力。
2、通过实验探究，加强对学生科学素质的培养。
3、通过实际问题分析，拉近物理与生活的距离，增强学生学习物理的兴趣。
2.7闭合电路欧姆定律的应用
E R1 R2 S
C
2、分析程序：部分——整体——部分 R总 I总 U 外
3、理论基础：闭合电路欧姆定律；部分电路欧姆
定律；串、并联电路电阻、电流、电压关系。
练习:如图所示，滑动变阻器的滑片向右移动时，各电
表的示数、 灯泡的亮度将如何变化（不考虑电表电阻的 影响） ？ P A2 R2 R1
A1 V E、r
三 电路故障的分析
注意：闭合电路的输出功率最大时，电源的效率并不是最大， η=50%。
例1. 如图示,E=3V,r=0.5Ω ,R0=1.5Ω ,滑 动变阻器的最大电阻为10Ω (1) 滑动变阻器的电阻R多大时,R上消耗 的功率最大? (2)滑动变阻器的电阻R多大时,R0上消耗 的功率最大? (1)9/8W R
R0
U外 E Ir
(4)、路端电压与负载的关系
R U外 E Rr
二、闭合电路的动态问题分析
例1、如图所示，当滑动变阻 器的滑动点P向右移动时， 电流表、电压表的示数将如 何变化（不考虑电表电阻的 影响）？
P R1
A
R2
V E、r
学有所获
1、明确电路结构（必要时去表）、明确各电表测量的 对象、
故当R=r时,有最大输出功率 Pm=E2/4R=E2/4r
可见电源输出功率随外电阻变化的 图线如图所示，而当内外电阻相等 P出 Pm 时，电源的输出功率最大，为
6、电源的供电效率:
E Pm 4r
2
o R
r
P U外 R 出 （外电路可是任何电路） PE E Rr
（最后一个等号只适用于纯电阻电路）
闭合电路欧姆定律的应用
温故知新：
高二物理选修31第二章：2.7闭合电路欧姆定律-教学文档
高二物理导学案日期编号2.7 闭合电路的欧姆定律（第1课时）班级姓名知识目标1、知道外电路、内电路概念，理解电源内部电势的变化和外电路中电势的变化规律；2、理解掌握闭合电路的欧姆定律，并能计算有关的电路问题。
自主学习1、闭合电路只有用导线把电源、用电器连成一个闭合才有电流。
用电器、导线组成电路，电源内部是电路，内电路的电阻叫,用r表示。
在外电路中，沿电流方向电势，在内电路中电流从电源极流向极。
外电路中，自由电荷（设为正电荷）在恒定电场作用下定向运动形成电流，沿电流方向电势降低，U外=IR；内外电路类比图：电势-高度而在内电路，由于非静电力作用，从负极到正极电势发生跃升，升高的值等于电动势的值E，同时，电流流经内阻r也有电势降低，U内=Ir2、由电路中的能量转化推导闭合电路欧姆定律（1）设外电路为纯电阻电路，外电路电阻为R，电流为I，在时间t内，外电路中电能转化成的内能为Q外= 。
（2）内电路电阻为r，在时间t内，电能转化成内能为：Q内= 。
（3）电源电动势为E，则在时间t内非静电力做功（即产生的内能）为：W= = 。
（4）由能量守恒可知W= + ，即EIt = + .整理化简得E= ，也就是I= 。
由此得出闭合电路欧姆定律。
（5）另一种推导：整个电路中，由于非静电力作用电势升高E，而电流经过外电路电阻和内电路电阻时电势降低分别为U外=IR、U内=Ir，整体看，升高和降低应相等，所以E=U外+ U内=IR+ Ir，所以有。
3、闭合电路欧姆定律（1）内容：闭合电路的跟电源的成正比，跟内外电路的之和成反比。
（2）公式：I= 。
（3）电动势E与内电压U内、外电压U外的关系：E= 。
这就是说，电源的电动势等于。
特别提醒： ①rR E I += 只适用于外电路为纯电阻的闭合电路； ②由于电源的电动势E 和内电阻r 不受R 变化的影响，从r R E I +=不难看出，随R 的增加，电路中电流I 减小；③U 外＝E －Ir 既适用于外电路为纯电阻的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路．解决闭合电路问题的一般步骤：①认清外电路上各元件的串、并联关系，必要时需画出等效电路图帮助分析．要特别注意电流表和电压表所对应的电路．②求总电流I ：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路欧姆定律直接求出；若内外电路上有多个未知电阻，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I ；当以上方法都行不通时，可以应用联立方程求出I .③根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流．④当外电路含有非纯电阻元件时(如电动机、电解槽等)，不能应用闭合电路欧姆定律求解干路电流，也不能应用部分电路欧姆定律求解该部分的电流，若需要时只能根据串、并联的特点或能量守恒定律计算得到．例题：在右图中R 1=14Ω，R 2=9Ω。
人教版物理选修3-1 2.7《闭合电路的欧姆定律》
A．2A
B．8A
C．50A
D．58A
第二章 7
解析：只接通 S1 时，由闭合电路欧姆定律得： E＝U＋Ir＝12V＋10×0.05V＝12.5V， R 灯＝UI ＝1120Ω＝1.2Ω，再接通 S2 后，流过电动机的电流为： I 电动机＝E－Ir′R灯－I′＝12.5－0.085×1.2A－8A＝50A， 故选项 C 正确。 答案：C
第二章 7 闭合电路的欧姆定律
如图是闭合电路中电势升降的一个比喻。图中儿童滑梯两 端的高度差相当于内、外电阻两端的电势差。电源就像升降 机，升降机举起的高度相当于电源的电动势。根据此比喻请探 究一下，闭合电路中电流与电动势、电阻有什么关系？
第二章 7
闭合电路的欧姆定律 1.闭合电路组成 (1)外电路：电源__外____部由用电器和导线组成的电路，在 外电路中，沿电流方向电势__降__低____。 (2)内电路：电源___内_____部的电路，在内电路中，沿电流 方向电势__升__高___。
第二章 7
图象分析 R<r 时，R 越大，P 出越大 R>r 时，R 越大，P 出 越小 R＝r 时，P 出＝E4r2，为最大值
第二章 7
[ 特 别 提 醒 ](1) 当 电 源 输 出 功 率 最 大 时 ， 机 械 效 率 η ＝ 50%。当R→∞时，η→100%，但此时P出→0，无实际意义。
第二章 7
(3)特殊值法与极限法：指因滑动变阻器滑片滑动引起电路 变化的问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨 论。一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论。
[特别提醒](1)在闭合电路中，任何一个电阻的增大(或减 小)，都将引起电路总电阻的增大(或减小)，该电阻两端的电压 一定会增大(或减小)。
高中物理选修三2.7闭合电路的欧姆定律
答案：BC
拓展 路端电压与外电阻的关系图象 由 I＝R＋E r得 U＝IR＝RE＋Rr＝1＋E Rr . 可见：U 随 R 的增大而增大，随 R 的减小而减小，U－R 曲线 如图所示．
点拨 (1)已知电路电流、电阻时，一般选用 E＝IR＋Ir 或 I＝R＋E r解 题．
(2)已知电压 U 外、电阻时，一般选用 E＝U 外＋UR外r 解题． (3)已知电压 U 外、电流时，一般选用 E＝U 外＋Ir 解题．
要点二 路端电压与负载的关系 1．引起路端电压变化常见的两种情况 (1)滑动变阻器滑动片位置的改变，使电路的电阻发生变化； (2)开关的闭合、断开或换向(双掷开关)使电路结构发生变化．
点拨： 闭合电路欧姆定律的推导思路如下：
闭合电路欧姆定律的表达形式
表达式
物理意义
适用条件
I＝R＋E r
电流与电源电动势成正 比，与电路总电阻成反 纯电阻电路 比
E＝I(R＋r)① 电源电动势在数值上等 ① 式 适 用 于 纯 电 阻 电
E＝U 外＋Ir② 于电路中内、外电压之 路；
E＝U 外＋U 内③ 和
B 对：根据闭合电路欧姆定律 I＝R＋E r得知，闭合电路的电流 跟电源的电动势成正比，跟内外电路的电阻之和成反比．
C 错：当外电路短路时，R＝0，短路电流 I 短＝Er ，电源内阻 r>0， 所以电路中的电流不会趋近于无穷大．
D 错：当外电阻增大时，电流减小，内电压减小，路端电压将 增大．
【答案】 B
人教版高中物理选修3-1 2.7闭合电路欧姆定律(共28张PPT)
r+R2
R2
四、闭合电路中的功率计算
EI U 外I U内I
P内 U 内 I I 2 r
1、电源的工作效率 P出 100% U外 100%
P总
E
纯电阻电路:
I
I 2R 2(R
r)
100 %
R 100% Rr
1 1
r
100%
R
结论：电源的效率随外电阻的增大而增大
2、纯电阻电路，电源输出功率
（2）R=1.5Ω时，电源输出的功率最大，为0.5W （3）R=2.5Ω时，变阻器消耗的功率最大。Pm=0.4W
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P
P IU I 2R
E2R
PM
(R r)2
E2 (R r)2
4r
R
当R＝r时，
PM＝
E2 4r
0
R=r
R
电源的输出功率最 大时，其效率只有50%
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P R1 R2
例2、在如图(a)所示的电路中，R1为定值电阻，R2 为滑动变阻器。闭合电键S，将滑动变阻器的滑动 触头P从最左端滑到最右端的过程中，电压表(内阻 极大)的示数与电流表示数的关系图线如图(b)所示。
则（ ） D
A、电源电动势为4V B、电源内阻为10Ω C、定值电阻R1阻值为10Ω D、滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω
2.7 闭合电路欧姆定律.ppt
R1 2 R2 A E r
解：当开关打到1上，有：
E I1 ( R1 r )
当开关打到2上，有：
E I 2 ( R2 r )
联立以上两式，带入数据 得： E 3V
这类题存在两个未知数， 必须列两个方程式联立
r 1
科学是如此迷人
高中物理选修3—1
第二章
恒定电流
三：路端电压与负载的关系
高中物理选修3—1
第二章
恒定电流
2.7闭合电路的欧姆定律
科学是如此迷人
高中物理选修3—1
第二章
恒定电流
引入新课
电源是通过非静电力做功把其他形式能转 化为电能的装置。只有用导线将电源、用电器 连成闭合电路，电路中才有电流。那么电路中 的电流大小与哪些因素有关?电源提供的电能是 如何在闭合电路中分配的呢?今天我们就学习这 方面的知识。
科学是如此迷人
高中物理选修3—1
第二章
恒定电流
一、闭合电路
结构： 用导线把电源、用电器连成闭合的回路. 外电路:
电源外部的电路 (用电器和导线构成).
外电路 R
s
内电路:
电源内部的电路.
存在内阻
科学是如此迷人
E
r 内电路
高中物理选修3—1
第二章
恒定电流
分组讨论：设电源电动势为E，内阻为r，外电路的用电器都是纯 电阻为R，闭合电路的电流为I。 1、在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？ Q外=I2Rt 2、当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能， 是多少？ Q内=I2rt 外电路 R K 3、电流流经电源时，在时间t内非静电力做 多少功？ W=Eq＝EIt 4、根据能量守恒定律，以上各能量之间 有什么关系？
闭合电路的欧姆定律
纯电阻电路： 用电器均为电阻，即消耗的电能均 用于发热。
电势高
a
b
电势低
在外电路中，沿电流方向电势降低。
P
电源为干电池
a
b
化学能转化为电能
A
PCDB源自h∝ΦQ =I Rt
外
2
Q =I rt
内
2
消耗的电能
I
W=Eq=EIt
产生的电能
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。（能量守恒）
②在横轴上的截距表示电源的短路电流
③图象斜率的绝对值表示电源的内阻
r E / I短
总结
闭合电路欧姆定律：闭合电路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。
E=IR+Ir
E I= R+r E=U +U U=E-Ir
外
U
断 路 短 路
I短 I
E
内
θ O
谢谢！
W=Q +Q
外
内
EIt= I Rt+ I rt
2
2
E=IR+Ir
E=IR+Ir
E I= R +r
I
I与E成正比
I与R+r成反比
闭合电路欧姆定律：闭合电路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。
E=IR+Ir
路端电压
I
E=U +U
外
内
A
电动势等于内外电路电势 降落之和。
C D B
短路
外电阻R=0，此时电流 Ｉ＝Ｅ／ｒ。因 r 一般 很小，所以I会很大。电 流过大会烧坏电源，甚 至引起火灾。因此，绝 不允许将电源两端用导 线直接连接在一起。
2.7闭合电路的欧姆定律
课堂训练
1、在如图所示的电路中，电源的电动 势为 1.5V，内阻为0.12Ω，外电路的 电阻为1.38Ω， 求电路中的电流和路 端电压.
I=1A U = 1.38V
E r
R
S
2、 如图，Ｒ1=14Ω,Ｒ2=9Ω,当开关 处于位置1时,理想电流表读数I1=0.2A； 当开关处于位置2时,电流表读数 I2=0.3A求电源的电动势E和内电阻r。
U
I短
四、闭合电路中的功率
由于闭合电路中内、外电路的电流相等，
E U外 U内 EI U外I U内I 1．电源提供的功率（电源功率）
由 得
P 总 EI
2．电源的输出功率（外电路得到的功率）
P外 U 外I
3．电源内阻上的热功率 P内=U内=I2r
4、供电效率 =P出/P总＝U外/E
Q外=I2Rt
2、内电路也有电阻r，当电流通过内 电路时，也有一部分电能转化为内能， 是多少？ 2
外电路
Q内=I rt
R
内电路
K
3、电流流经电源时，在时间t内 非静电力做多少功 W=Eq＝EIt 4、以上各能量之间有什么关系？
E
r
二、闭合电路的欧姆定律 根据能量守恒定律: W=Q外+Q内
即：EIt=I2Rt+I2rt
局部 整体 局部
例3 如图所示，电源电动势为E，内电阻 为r．当滑动变阻器的触片P从右端滑到 左端时，发现电压表V1、V2示数变化的 绝对值分别为ΔU1和ΔU2，下列说法中 正确的是 BD • A.小灯泡L1、L3变暗，L2变亮 • B.小灯泡L3变暗，L1、L2变亮 • C.ΔU1<ΔU2 • D.ΔU1>ΔU2 L L
A
2.7闭合电路的欧姆定律(2)路端电压和负载的关系与图像 5.19
为纵坐标，I为横坐标，做出U与I关系的函数图像。
1、纵轴截距： 电源的电动势E．即
U/V 3
断路状态的路端电压
2
2、横轴截距: 电源的短路电流 I短=E/r
3、斜率:
1
斜率的绝对值表示电源内阻 内阻越大，图线倾斜得越厉害．
0
I/A 0.5 1.0 1.5
思考：r的大小对图像有什么影响
r U I
U外=IR
A R1 V
分析:明确哪些物理量变化？哪些物理量不变？
E、r
I E Rr
U外=IR
U外
IR
ER Rr
E 1
r
R
U外=E-Ir
EI E Rr
R减小 I=E/(R+r） I增大 U内=Ir R增大 I=E/(R+r） I减小 U内=Ir
U内增大
U外=E-Ir
U外减小
U内减小 U外=E-IUr 外增大
R减小，电流增大，路端电压减小 R增大，电流减小，路端电压增大
U 1
D.E1>E2,r1<r2
2
O
I
五、课堂练习
5、如图所示，当滑动变阻器的滑动点P向右移动时，电流表、 电压表的示数将如何变化？
P
A
R3
R1
R2
V
E、r
五、课堂练习
6.A灯与B灯电阻相同，当变阻器滑片向下移动时，对两灯明暗程度 的变化判断正确的是( )
A、A、B灯都变亮
B
B、A、B灯都变暗 C、A灯变亮，B灯变暗
Ω 0.5
U/V
3
2 1
O
2
4
6
I/A
五、课堂练习
3
自己高二物理教案--2.7闭合电路的欧姆定律
第七节 闭合电路的欧姆定律知识目标：1、可以推导出闭合电路欧姆定律及其公式2、理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。
3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。
熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关问题。
4、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。
新课学习：一、闭合电路的欧姆定律 1．闭合电路：（1）内电路： 电源内部电路叫内电路，在电源内部，沿电流方向电势 升高（2）外电路： 用电器、导线组成____________，在外电路中沿电流方向电势 降低 ． 2．闭合电路中的能量转化：在闭合电路中，非静电力做的功等于 内外电路中电能转化为其他形式的能的总和 ． 即：EIt = UIt + I 2r t 3．闭合电路的欧姆定律：(1)内容：闭合电路的电流跟电源的________成正比，跟内、外电路的________之和成反比 . (2)公式：I ＝(3)适用条件：适用于___纯电阻_____电路(4)公式可变形为：E ＝I(R ＋r)或E ＝U 外＋U 内．或 (5)电动势等于 内外电路电势降落之和（U 外 表示路端电压，是外电路电压，也可以理解为电源两极间的电压， U 内是内电路上电压）二、路端电压跟负载的关系1、路端电压与电流的关系：公式： U =E -Ir 电源的路端电压U 与总电流I 的关系图线U-I 图： 由图线可知：（1）路端电压随总电流的增大而 减小（2）纵轴上的截距表示 电源的电动势 ，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E . （3 短路电流I m ，即外电路短路时的电流I =rE. （4）图线斜率等于 内电阻 2、路端电压U 随外电阻R 的变化（1）R 增大时，I 减小，U 外升高；当R =∞时，即外电路断开时，路端电压U =E ;（2）R 减小时，I 增大，U 外降低，当R =0时，即外电路短路时， I =rEU =0 三、闭合电路中的电功率和电源的效率（1）电源的总功率： P 总=EI =I （U +U ′)若外电路是纯电阻电路，还有 P =I 2（R +r )=rR E +2(2)电源内部消耗的功率： P 内=I 2r =U 内I =rU 2'(3)电源的输出功率： P 出=P 总-P 内=EI -I 2r =UI =I 2R （纯） U 外＝E －Ir ＝RE R ＋rP 外＝U 外I ＝RE 2(R ＋r)2＝E 2(R －r)2R＋4r所以，当 R ＝r 时，电源的输出功率为最大，P 外max ＝E 24r。
2.7闭合电路的欧姆定律演课
学习重点：
推导闭合电路欧姆定律； 应用定律进行有关讨论； 路端电压与负载的关系。
学习难点：
路端电压与负载的关系。
一、电路结构
外电路
内电路
说一说
1、闭合电路中的电流方向
a d c b
a b
在外电路中，电流方向由正极流向负极 在内电路中，电流方向由负极流向正极 内电路与外电路中的电流是相等的
说一说
解：根据闭合电路欧姆定律得：
1 R1 2
E = I1R1 + I1r
消去E，解出r，得 r =
代入数值得，r =1Ω 将r值代入方程⑴中，得
⑴
I1R1－I2R2
E = I2R2 + I2r ⑵
R2
A E r
I2 － I1
E = 3V
课后作业：
1、设电源的电动势E=3V，内阻r=2Ω。请根据路端电压 与电流的关系式U=E-Ir，以U为纵坐标，I为横坐标， 做出U和I关系的函数图像，并讨论一下问题。 1）外电路断开的状态对应图中的哪个点？怎样看出此 时路端电压与电动势的关系？ 2）电源短路的状态对应图中的哪个点？怎样读出此时 电流的大小？ 3）电动势E的大小对图像有什么影响？ 4）电源内阻r的大小对图像有什么影响？ 2、设计一个测点电源电动势和内电阻的方案。
E
r
路端电压 U IR 11.38V 1.38V
想一想：
E I Rr
U I R
I
U内 r
闭合电路欧姆定律
部分电路欧姆定律
思考：以上公式的适用条件是什么？
想一想：
闭合电键后电压表示数为什么会变小呢？
r
V
做一做：
R0
A
R
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三、闭合电路欧姆定律
1、电动势E与U内、U外的关系： E= U内+U外 2、闭合电路的欧姆定律
（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。
E （2）公式： I Rr
思考与讨论
A V 闭合开关， 使滑动变阻器 的滑片向左滑 动，则电流表 和电压表的读 数怎样变化？
2、有一电源，当电流为2A时，输 出电功率为10W，当电流为1A时， 输出功率5.5W，则该电源电动势为 E=————V，内阻为r=————Ω。 0.5 6
P63 课后练习1—5题
四、路端电压与负载的关系
1、当外电阻增大时，路端电压增大。
2、路端电压U与电流I的关系图象 U
E R= 0
U=E-Ir
0
E/r
I
两种特殊情况
• 1.当外电路断开时，I = 0，I r = 0，U = E 。这 就是说，断路时的路端电压等于电源电动势。 • 2.当电源两端短路时，外电阻R = 0，路端电压 U = I R = 0，此时I = E / r 。 • 电源内阻r一般很小，短路时电流很大，会烧 坏电源，甚至引起火灾。因此，绝不允许将 电源两端用导线直接连接在一起。
外 电 路
（1）外电阻R：外电路的电阻。
（2）路端电压[外电压]U外：外电路两端的电压。
U外=IR
整个电路中的能量转化
• • • • • • • 在时间t内，外电路中电流做功产生的热为 Q 外= I 2R t 在时间t内，内电路中电流做功产生的热为 Q 内= I 2r t 在电源中，时间t内非静电力做功为 W=Eq=EIt 根据能量守恒，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能的总和，即W=Q外+Q内,所以 • E I t = I 2R t + I 2r t • 即 E = I R + I r = U 内+ U 外
A
E r
当 S切换到位置l时：
S 1 (1)
2
R1
E=I1R+I1r
R2
A
E r
当 S切换到位置l时：
S 1 (1)
2
R1
E=I1R+I1r
E=I2R+I2r E=3V r =1Ω
R2
A
E r
当 S切换到位置2时：
(2)
由（1）、（2）式代入数据，有：
1、关于电源电动势，下列所法正确的是（ACD） A 电动势由电源本身性质决定，与是否接入电 路无关 B 既与本身性质有关，同时也与外电路有关 C 闭合电路里，电动势等于内、外电压之和 D 路端电压不可能大于电源电动势
练习
如图路端电压U和电流I的关系图像，分别 求电源1和2的电动势和内阻，比较其大小 U
4
1
3
2
4
6
I
例:
如图：R1=14Ω,R2=9 Ω. 当开关S切换到位置l时, 电流表的示数为 I1=0.2A;当开关S切换 到位置2时,电表的示数 为I2=0.3A,求电源电动 势E和内阻r。
S 1
2
R1
R2
欧姆 (1787 –1854)
一、电源
1、电动势：表征电源中非静电力做功的本 领，由电源中非静电力的特性决定，与电 源的体积无关，也跟外电路无关。
W E
2、内阻：r
想一想
S
V
开关S闭合前后电压表的读数一样吗？ 为什么？
二、闭合电路的构成：
内电路
S
1、内电路：电源内部的电路。 （1）内阻r：内电路的电阻。 （2）内电压U内：内电路上的电势降落。 U内=Ir 2、外电路：电源外部的电路。