高中必修第三册《2 闭合电路的欧姆定律》优质课教案教学设计

7闭合电路的欧姆定律

[学习目标] 1.会从能的守恒和转化定律推导出闭合电路的欧姆定律.2.理解内、外电压，理解闭合电路的欧姆定律．(重点)3.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，会进行相关的电路分析和计算．(难点)

一、闭合电路的欧姆定律

1.描述闭合电路的几个基本物理量用导线把电源、用电器连接起来就构成了闭合电路，如图所示．

(1)内电路：电源内部的电路叫作内电路，其电阻叫作内电阻，通常用r表示．

表示Ir，它是内电路的电势降落，称为内电压．闭合电路中，通常用U

内

(2)外电路：电源两极之间的外部电路叫作外电路，其电阻叫作外电阻．

表示IR，它是外电路的电势降落，称为外电压，闭合电路中，通常用U

外

也常称为路端电压，简单地记为U.

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．闭合电路的欧姆定律

(1)内容：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．

(2)公式：I ＝E R ＋r

；适用范围：纯电阻电路． (3)常用的变形公式：E ＝U 外＋U 内或U 外＝E －Ir ；适用范围：任何闭合电路．

二、路端电压与负载的关系

1．路端电压与外电阻的关系：U 外＝E －U 内＝E －E R ＋r

r . 结论：①R 增大→U 外增大；②外电路断路时U 外＝E ；③外电路短路时U 外＝0.

2．路端电压与电流关系

(1)公式：U 外＝E －Ir .

(2)图象(U -I 图象)：如图所示是一条倾斜的直线，该直线与纵轴交点的坐标表示电动势E ，斜率的绝对值表示电源内阻r .

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)电动势越大，闭合电路的电流就越大． (×)

(2)电源的内阻越大，闭合电路的电流就越小． (×)

(3)电源一定时，负载电阻越大，电流越小．

(√)

(4)电源发生短路时，电流为无穷大． (×)

(5)外电路断路时，电源两端的电压就是电源电动势． (×)

2．一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV ，短路电流为40 mA.若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是( )

A ．0.10 V

B ．0.20 V

C ．0.30 V

D ．0.40 V D [电源电动势为0.8 V ，根据I 短＝

E r ，解得r ＝E I 短＝20 Ω，所以U ＝R R ＋r

E ＝0.4 V ，D 正确．]

3．(多选)如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U -I 图象，则下

列说法中正确的是()

A．电动势E1＝E2，短路电流I1>I2

B．电动势E1＝E2，内阻r1>r2

C．电动势E1>E2，内阻r1

D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大

AD[由图象可知两电源的U-I图线交纵轴于一点，则说明两电源的电动势相同；交横轴于两不同的点，很容易判断电源1的短路电流大于电源2的短路电流，则A项正确．又由两图线的倾斜程度可知图线2的斜率的绝对值大于图线1的斜率的绝对值，即电源2的内阻大于电源1的内阻，则可知B、C项错误．由

图象可判断当两电源的工作电流变化量相同时，电源

2

的路端电压的变化量大于

电源1的路端电压的变化量，可知D项正确．]

对闭合电路欧姆定律的理解1.

几种形式说明`(1)E＝U＋U内

(2)I＝

E R＋r

(3)U＝E－Ir (U、I间关系)

(4)U＝

R

R＋r

E (U、R

间关系)(1) I＝

E

R＋r

和U＝

R

R＋r

E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I＝

E

R＋r

不难看出，随着R的增加，电路中电流I减小

(3) U＝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

(1) 外电路短路时电路中电流较大，为防止将电源、电路烧坏或引发火灾事故，一般不允许这种情况发生．

(2) 外电路含有非纯电阻元件(如电动机、电解槽等)时，不能直接用欧姆定律解决电流问题，可以根据串、并联电路特点或能量守恒定律列式计算．【例1】如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A．当S断开时，它们的示数各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势和内电阻．

思路点拨：(1)两表读数增减的分析：

①开关S断开后，外电阻的变化：由R1、R2并联变化为只有R1接入电路，电阻变大；

②两表读数的变化：电流表读数减小，电压表读数变大．

(2)电压表测量的是路端电压，电流表测量的是干路电流，它们之间的关系满足闭合电路欧姆定律，即U＝E－Ir.

[解析]当S闭合时，R1、R2并联接入电路，当S断开时，只有R1接入电路，此时路端电压增大、干路电流减小．

当S 闭合时，由闭合电路欧姆定律得：

U ＝E －Ir ，即1.6＝E －0.4r ①

当S 断开时，只有R 1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：

U ′＝E －I ′r ，即1.6＋0.1＝E －(0.4－0.1)r ② 由①②得：E ＝2 V ，r ＝1 Ω.

[答案] 2 V 1 Ω

闭合电路问题的求解方法

(1)分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压，电流表测量哪个用电器的电流．

(2)求干路中的电流：若各电阻阻值和电动势都已知，可用闭合电路的欧姆定律直接求出，也可以利用各支路的电流之和来求．

(3)应用闭合电路的欧姆定律解决问题时，应根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压和电流．

1.如图所示的电路中，电阻R 1＝9 Ω，R 2＝15 Ω，电源电动势E ＝12 V ，内电阻r ＝1 Ω.求当电流表示数为0.4 A 时，变阻器R 3的阻值多大？

[解析] 对R 2，有U 2＝I 2R 2＝0.4×15 V ＝6 V

则R 1和r 上的电压U ＝E －U 2＝(12－6) V ＝6 V

故总电流I 1＝U R 1＋r ＝69＋1

A ＝0.6 A