2.7闭合电路欧姆定律定律
(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闭合电路欧姆定律1
5、电源的输出功率 :
P
R r
E2R
2
R r 2
P出
4Rr
E2 E2 4r 4r
6、电源的供电效率: 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 Pm 时，电源的输出功率最大，为
E2 Pm 4r
o
r
R
（最后一个等号只适用于纯电阻电路）
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%。
下图中b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.
M （ I 0 ,U 0）
o
b
I0
a
Im
I
三、路端电压跟负载的关系
外电路两端的电压叫路端电压． 路端电压:
s
U E Ir
ARຫໍສະໝຸດ １、如图电路： R增大，I减小， 内压减小， 外压增大 R减小， I增大， 内压增大， 外压减小 ２、两个特例： A （1）外电路断路时
E 2、 表达式： I Rr
或： E=U外+U内
纯电阻 电路） （适用于________
一切 （适用于________ 电路）
二、闭合电路欧姆定律：
E IR Ir
说明：
E I Rr
1、 U 外 IR 是外电路上总的电势降
落，习惯上叫路端电压.
2、 U内 Ir 是内电路上的电势降落，
3、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。 解: 由闭合电路欧姆定律 E 1 .5 I 1 A R r 1.38 0.12 U=IR=1.38V 路端电压为 R
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
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 闭合电路的欧姆定律
图8 图9
图1
Ir，对给定的电源，电动势和内电阻为定值，所以路端电压与电流是线性关系，如图1所示，图象表达：
轴截距等于__________
×0.5=5.5W
⑵电源的输出功率为电动机和限流电阻获得功率之和，
消耗功率由干路电流I决定，
5、在图所示的电路中，R2为定值电阻，R 滑动时（）
A、A、电流表示数变大，电压表示数变小
B、B、电流表示数变小，电压表示数变大
，小灯泡的额定功率是Ω
当变阻器滑动触头向下滑动时，
的读数将
的读数将
的读数将
的读数将
的读数将
的读数将
，内阻为r，要让负载电阻中的电流尽可能大，。
§2.7 闭合电路的欧姆定律2 学案
千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。
放弃时间的人，时间也放弃他。
——莎士比亚§2.7 闭合电路的欧姆定律（二） 同步导学案【学习目标】1.能够推导出闭合电路欧姆定律及公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和；2.熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题；3.理解路段电压与负载的关系。
【自主学习】1．关于全电路欧姆定律的动态应用全电路欧姆定律之中的动态分析的具体步骤大体如下：(1)判断动态源及动态源总电阻的变化．进而判断闭合电路总电阻的变化情况． (2)依据rR EI +=，判断闭合电路干路电流的变化情况． (3)依据U=E-Ir ，判断外电路电压(路端电压)的变化情况．(4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化． 2．关于电源的功率问题(1)如图7—2所示，电阻Rr ，则：电源消耗的总功率用P 总=______求解；电源的输出功率用P 出=________求解； 电源的内耗功率用P 耗=________求解． 定值电阻的发热功率亦可用P R =I 2R电源的效率为100⨯=总出P Pη%值得注意的是，若外电路是纯电阻电路，部分电路的欧姆定律适用：P=I 2R=U 2／R ．电源的输出功率P 外=UI=I 2R=U 2／R ．同样能量守恒的方程也就有：EI=UI+I 2r 或EI=I 2R+I 2r ,或EI=U 2/R+I 2r 。
若外电路是非纯电阻电路，能量守恒方程只有：EI=IU+I 2r .(2)电源的输出功率的变化：①当∣R 一r ∣越大，电源的输出功率P 出越______；∣R-r ∣越小,电源的输出功率 P 出越___________．②当∣R —r ∣=0时，即R=r 时．电源的输出功率最大为rE P 42=出.【问题探究】①讨论当外电路总电阻R 变化时，路端电压与内压分别如何变化________________________________________________________________________________ ②R →∞（外电路断路）时：I=_______________，U 内=__________，U 外=_______________。
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
§2.7 闭合电路的欧姆定律1学案
千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。
放弃时间的人，时间也放弃他。
——莎士比亚§2.7 闭合电路的欧姆定律（一） 同步导学案【学习目标】（1）能够推导出闭合电路欧姆定律及公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和； （2）熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题； （3）理解路段电压与负载的关系。
【自主学习】1．闭合电路的欧姆定律（1）闭合电路的组成：①内电路：电源内部的电路，其电阻称为_____，内电阻所降落的电压称为____；②外电路：电源外部的电路,其两端电压称为______或_______；③内、外电压与电动势大小之间的关系：____________（2）闭合电路欧姆定律的内容：闭合电路里的电流，跟电源的电动势成_______，跟整个电路的电阻成__________。
公式：______________________==E I 或，公式的适用条件：外电路为纯电阻电路。
（3）路端电压与电流的关系图象(U —I 图象) 是一条_________线．该线与纵轴交点的值表示__________，该线的斜率表示__________；据U=E-Ir 画出电源的U 一I 图象。
如图l7一l 所示。
2．路端电压U 与外电阻R 之间的关系：（E 和r 为定值）①当外电阻R 增大时，根据rR EI +=可知，电流I _______，内电压U r _______，根据U 外=E-U r 可知路端电压______．（填各量的变化情况）当外电路断开（断路）即R 为无限大，电流I =_______ ；U r =__________ ；U 外=_________②当外电阻R 减小时，根据rR EI +=可知电流I ______，内电压U r ______，根据U 外=E-U r 可知路端电压_______．（填各量的变化情况）当外电路短路即R =_____，电流I =_______ ；U r =__________ ；U 外=_________ 【问题探究】闭合电路欧姆定律的推导（纯电阻电路、利用能量守恒）右图中外电路中总电阻为R ，电源内阻为r ，设电路中电流为I ，在时间t 内： ①外电路中电流做功产生的热为： ②内电路中电流做功产生的热为： ③电源非静电力移动电荷所做的功为：由能量守恒可得： 即： 整理后得：闭合电路欧姆定律： 上式还可以写成：E=IR+Ir=U 外+U 内。
2-7 闭合电路欧姆定律3
六、含容电路的分析
思路方法：
1、电路稳定后，电容器在电路中就相当于 断路 2、电路稳定后，与其相连的电阻无电流， 两端没有电压，充当导线的作用电容所在 电路无电流，所以其两端的电压就是所在 支路两端的电压
3、电路的电压、电流变化时，会引起电 容器的充放电，进而引起内部电场的变化
U1 I1R1 2V U 3 I 3 R3 1V
Q 1、闭合电路欧姆定律
E=U+Ir
E I Rr
U
2 ． 路 端 电 压 跟 负 载 的 关 系
(1)路端电压U随外电阻R增大而增大
断路：R→∞,I=0,U内=0,U外=E 短路：R→0,I=E/r,U内=E,U外=0
Q1=1.6×10-5库 Q2=10-5库
9.在如图所示的电路中,电源的电动势 E=3.0V,内阻r=1.0Ω; R1=10Ω, R2=10Ω, R3=30Ω, R4=35Ω;电容器 的电容C=100μF.电容器原来不带电. 求接通电键S后流过R4的总电量.
R2
-4C Q=10
R4
Er R1 C R3
S
七、电路故障分析
短路处特点：
有电流通过而电压为零
断路处特点：
电路电压不为零而电流为零
10.如图所示的电路中,电源电动势为6V, 当开关接通后,灯泡L1和L2都不亮,用电 压表测得各部分电压是Uab=6V, Uad=0V, Ucd=6V, 由此可以判定 ( C ) A、L1和L2 的灯丝都烧断了 B、L1的灯丝烧断 a d C、L2的灯丝烧断 L1 L2 D、变阻器R断路 S c b R
E
断 路 短 路
(2)路端电压U 随电流I 变化的图象．
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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
选修3-1,2.7闭合电路欧姆定律
学习目标
新课引入
部分电路欧姆定律:
通过一段导体中的电流I跟这段导体两端 的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比
U I
R
【探究一 闭合电路 】
◆ 我要学习 要求：阅读教材第六十页，思考学案探究一的两 个问题。时间2分钟 ◆ 合作探究 要求：
1.根据学案探究一上的两个问题，进行组内讨论并解决这 两个问题。 2.A层同学负责解决B层同学的疑问，并为点评其他小组问 题准备；B层同学负责解决C层同学疑问，并准备展示； C层同学解决好存在的疑问，时间3分钟 3.2组和1组选代表交流展示（板书并讲解），3组点评。
闭合电路的欧姆定律
预习成果展示(预习案)
一 1.电动势：电源内部非静电力作功与电荷量的 比值 2.(2)正极 负极 降低 负极 正极 升高 3. EIt=I2Rt+I2rt 4.(1)正比 反比 (2) I E 或 E IR Ir Rr
或 E=U内 +U外
(3).纯电阻
二 1.U=E-Ir 电流 2.(1)短路电流(2)电动势(3)电源内阻 3.(1)增大(2)减小(3)I=0,U=E I=E/r ,E=0
外电阻变化情 R↑ 况 I↓ 电流 I E
Rr
R→∞ I→0 U′ →0
R↓ I↑ 内电压 U′=Ir-IR
U′↓
U′=0
路端电压 U=IR=E-Ir
U↑
U →E
U↓
U=0
2、电源的外特性曲线——路端电压U随电 流I变化的图象．
（1）图象的函数表达：
U E Ir
r S
R
+ 电流
电动势 +
结论：E = U外+ U内
【探究三 路端电压跟负载的关系】
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
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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
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第二章
恒定电流
2.7闭合电路的欧姆定律
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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。
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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
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E
r 内电路
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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(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
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2.7闭合电路欧姆定律定律
一、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和图线表达，并能用来分析、计算相关问题。
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、熟练应用闭合电路欧姆定律解决相关的电路问题。
5、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。
（二）过程与方法
1、通过探究推导出闭合电路欧姆定律及其公式，培养学生推理水平。
2、通过演示路端电压与负载的关系实验，培养学生利用“实验研究，得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法。
3、通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生使用物理知识解决实际问题的水平。
（三）情感、态度与价值观
通过本节课教学，增强对学生科学素质的培养，通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践水平。
教学重点
1、推导闭合电路欧姆定律，应用定律实行相关讨论。
2、探究路端电压与负载的关系
教学难点
路端电压与负载的关系
教学方法
演示实验，讨论、探究、讲解
教学用具：
滑动变阻器、电压表、电流表、电键、导线若干、投影仪、多媒体电脑
教学过程
（一）引入新课
教师：演示实验（1）用电压表测两个电池组的电动势
（2）用电动势小的电池组接灯泡观察灯泡亮度
猜想：用电动势大的电池组接灯泡亮度如何？
现象：用电动势大的电池组接灯泡时亮度小
（二）实行新课
1、闭合电路欧姆定律
教师：（投影）教材图2.7-1（如图所示）
教师：闭合电路是由哪几部分组成的？
学生：内电路和外电路。
教师：在外电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？
学生：沿电流方向电势降低。
因为正电荷的移动方向就是电流方向，在外电路中，正电荷受静电力作用，从高电势向低电势运动。
教师：在内电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？
学生（代表）：沿电流方向电势升高。
因为电源内部，非静电力将正电荷从电势低处移到电势高处。
教师：这个同学说得确切吗？
学生讨论：如果电源是一节干电池，在电源的正负极附近存有着化学反应层，反应层中非静电力（化学作用）把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个反应层中，沿电流方向电势升高。
在正负极之间，电源的内阻中也有电流，沿电流方向电势降低。
教师：（投影）教材图2.7-2（如图所示）内、外电路的电势变化。
教师：探究一：闭合电路的能量转化
如图电源电动势为E，内电阻r，外电阻为R，当电键闭合后，电路电流为I。
试分析整个电路中的能量转化
在t时间内外电路中电流做功产生的热为：
Q外＝
在t时间内内电路中电流做功产生的热为：
Q内＝
电池化学反应层在t时间内非静电力做的功：
W=
根据能量守恒定律可得：
整理后得到：。
学生：（1）E外=I2Rt
（2）E内=I2rt
（3）W=Eq=EIt
根据能量守恒定律，W= E外+E内
即EIt =I2Rt+ I2rt
整理得：E =IR+ Ir
或者
教师（协助总结）：这就是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，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。
（2）公式：I=
（3）适用条件：外电路是纯电阻的电路。
根据欧姆定律，外电路两端的电势降落为U外=IR，习惯上成为路端电压，内电路的电势降落为U内=Ir，代入E =IR+ Ir
得
该式表明，电动势等于内外电路电势降落之和。
2、路端电压与负载的关系
探究二：路端电压跟负载的关系
提出问题：对给定的电源，E、r均为定值，外电阻变化时，路端电压U如何变化？
学生：据I= 可知，R增大时I减小；R减小时I增大。
猜想：若外电阻R增大，路端电压U会有怎样的变化？
学生：有人说变大，有人说变小。
设计实验：设计怎样的电路图并在方框内画出电路图。
(一节干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、导线若干）
验证猜想：根据设计的电路图实行实验处理实验数据对实验结果实行归纳
注意极值的分析。
实践是检验真理的惟一标准，让我们一起来做下面的实验。
演示实验：探讨路端电压随外电阻变化的规律。
（1）投影实验电路图如图所示。
（2）按电路图连接电路。
（3）调节滑动变阻器，改变外电路的电阻，观察路端电压怎样随电流（或外电阻）而改变。
（4）利用EXCEL作图，处理数据。
学生：总结实验结论：
当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。
教师：下面用前面学过的知识讨论它们之间的关系。
路端电压与电流的关系式是什么？
学生：U=E-Ir
教师：就某个电源来说，电动势E和内阻r是一定的。
当R增大时，由得，I减小，由U=E-Ir，路端电压增大。
反之，当R减小时，由得，I增大，由U=E-Ir，路端电压减小。
拓展：讨论两种特殊情况：
教师：刚才我们讨论了路端电压跟外电阻的关系，请同学们思考：在闭合电路中，当外电阻等于零时，会发生什么现象？
学生：发生短路现象。
教师：发生上述现象时，电流有多大？
学生：当发生短路时，外电阻R=0，U外=0，U内=E=Ir，故短路电流I= 。
教师：一般情况下，电源内阻很小，像铅蓄电池的内阻只有0.005 Ω~0.1Ω，干电池的内阻通常也不到1 Ω，所以短路时电流很大，很大的电流会造成什么后果？
学生：可能烧坏电源，甚至引起火灾。
教师：实际中，要防止短路现象的发生。
当外电阻很大时，又会发生什么现象呢？
学生：断路。
断路时，外电阻R→∝，电流I=0，U内=0，U外=E。
教师：电压表测电动势就是利用了这个原理。
3、闭合电路欧姆定律的应用（投影）
教师引导学生分析解决例题。
讨论：电源的U—I图象
教师：根据U=E-Ir，利用数学知识能够知道路端电压U是电流I的一次函数，同学们能否作出U—I图象呢？
学生：路端电压U与电流I的关系图象是一条向下倾斜的直线。
投影：U—I图象如图所示。
教师：从图象能够看出路端电压与电流的关系是什么？
学生：U随着I的增大而减小.
教师：直线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？直线的斜率呢？
学生：直线与纵轴的交点表示电源的电动势E，直线的斜率的绝对值表示电源的内阻。
（三）课堂总结、点评
通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题：
1、电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
电源电动势等于闭合电路内、外电阻上的电势降落U内和U外之和，即E=U内+U外。
2、闭合电路的欧姆定律的内容及公式。
3、路端电压随着外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小。
4、路端电压与电流的关系式为U=E-Ir，其U—I图线是一条倾斜的直线。
课后作业
1、书面完成P65“问题与练习”第1、3、4题；
2、思考并回答第2、5题。
3、作业本
教后记：
1、这个节是本章的脊梁，探究一公式推导很轻松，使用时提醒学生注意内阻。
2、难点在于电阻两端电压和电流的关系与路端电压和电流的关系的图象区别和联系，以及如何用图象得到相关信息。
探究二的过度有些突然。
3、学生得最大问题出在了电路动态分析以及计算时不能规范解题过程，导致带错数据，要提醒学生注意下标。