版高中物理41探究闭合电路欧姆定律课时讲练通沪科版选修.pptx
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1、1.1.思考在外电路中沿电流方向电势如何变化思考在外电路中沿电流方向电势如何变化?为什么为什么?提示:提示:在外电路沿电流方向电势降低在外电路沿电流方向电势降低,因为正电荷的移因为正电荷的移动方向就是电流方向动方向就是电流方向.在外电路中在外电路中,正电荷受静电力作正电荷受静电力作用用,从高电势向低电势运动从高电势向低电势运动.2.2.思考在内电路中沿电流方向电势如何变化思考在内电路中沿电流方向电势如何变化?为什么为什么?(以一节干电池为例说明以一节干电池为例说明)提示:提示:如果电源是一节干电池如果电源是一节干电池,在电源的正负极附近存在电源的正负极附近存在反应层在反应层,在这两个反应层中沿
2、电流方向电势升高在这两个反应层中沿电流方向电势升高,在在正负极之间电源的内阻中也有电流正负极之间电源的内阻中也有电流,沿电流方向电势降沿电流方向电势降低低.且两反应层中电势升高的值等于内、外电路电阻上且两反应层中电势升高的值等于内、外电路电阻上电势降低值之和电势降低值之和.3.3.分析讨论电动势和电势差的物理意义有何不同?分析讨论电动势和电势差的物理意义有何不同?提示:提示:(1)(1)电动势是反映电源把其他形式的能转化为电电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量,它是电源的特征量能本领的物理量,它是电源的特征量.(2)(2)电势差反映电势能转化为其他形式能的本领的物理电势差反映电
3、势能转化为其他形式能的本领的物理量,它表示电场的性质量,它表示电场的性质.4.4.干电池和蓄电池的电动势不同,说明了什么?干电池和蓄电池的电动势不同,说明了什么?提示:提示:两种电池的电动势不同,表明它们把化学能转两种电池的电动势不同,表明它们把化学能转化为电能的本领大小不同化为电能的本领大小不同.5.5.讨论电源内部能量的转化情况是怎样的?讨论电源内部能量的转化情况是怎样的?提示:提示:如果电源是一节干电池,在电源的正负极附近如果电源是一节干电池,在电源的正负极附近存在着化学反应层,反应层中非静电力存在着化学反应层,反应层中非静电力(化学作用化学作用)把把正电荷从电势低处移到电势高处,在这个
4、反应层中,正电荷从电势低处移到电势高处,在这个反应层中,沿电流方向电势升高沿电流方向电势升高.在正负极之间,电源的内阻中也在正负极之间,电源的内阻中也有电流,沿电流方向电势降低,将电能转化为内能有电流,沿电流方向电势降低,将电能转化为内能.【典例典例1 1】下面对电源电动势概念的认识正确的是下面对电源电动势概念的认识正确的是()A.A.电源电动势等于电源两极间的电压电源电动势等于电源两极间的电压B.B.在闭合电路中,电动势等于内、外电压之和在闭合电路中,电动势等于内、外电压之和C.C.电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领,电源把其他形式
5、的能转化为电能越多,电动的本领,电源把其他形式的能转化为电能越多,电动势就越大势就越大D.D.电动势、电压和电势差虽名称不同,但物理意义相电动势、电压和电势差虽名称不同,但物理意义相同,所以单位也相同同,所以单位也相同【思路点拨思路点拨】解答此题应明确以下三点:解答此题应明确以下三点:(1)(1)电动势的物理意义电动势的物理意义.(2)(2)电动势的大小以及电路中的能量转化电动势的大小以及电路中的能量转化.(3)(3)电动势与电势差的区别电动势与电势差的区别.【自主解答自主解答】选选B.B.电源电动势等于电源开路时正、负极电源电动势等于电源开路时正、负极间的电压,若电路闭合时由于存在内电压,此
6、时电源两间的电压,若电路闭合时由于存在内电压,此时电源两极间的电压小于电源电动势,故极间的电压小于电源电动势,故A A项错项错.电源电动势是描电源电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量,即在述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量,即在电路中通过一定电量时,电源提供的电能越多,电动势电路中通过一定电量时,电源提供的电能越多,电动势就越大,并不是电源把其他形式能转化为电能越多,电就越大,并不是电源把其他形式能转化为电能越多,电动势就越大,因为转化的能量除与电动势有关外,还与动势就越大,因为转化的能量除与电动势有关外,还与所经历的时间、用电情况有关,故所经历的时间、用电情况有关,故
7、C C项错项错.电动势和电势电动势和电势差意义不同,电势差是表示电能转化为其他形式能的本差意义不同,电势差是表示电能转化为其他形式能的本领的物理量,故领的物理量,故D D项错项错.1.1.试通过实验说明,在如图所示的电路中,开关试通过实验说明,在如图所示的电路中,开关S S闭合前闭合前与闭合后电压表的读数有变化吗?与闭合后电压表的读数有变化吗?提示:提示:开关闭合后伏特表读数小于闭合开关前的读数开关闭合后伏特表读数小于闭合开关前的读数.2.2.试分析:电压表在开关闭合前后测的是谁两端的电压?试分析:电压表在开关闭合前后测的是谁两端的电压?提示:提示:当开关断开时,电压表测的是电源的电动势,但是
8、当开关断开时,电压表测的是电源的电动势,但是当开关闭合时,电压表测的是当开关闭合时,电压表测的是R R两端的电压两端的电压(电动势的定义电动势的定义).).3.3.试分析:电源电动势试分析:电源电动势E E与外电路电压与外电路电压U U外外和内电路电压和内电路电压U U内内之间存在什么样的关系?用公式怎样来表示?之间存在什么样的关系?用公式怎样来表示?提示:提示:外电路的电压与内电路的电压加起来应该等于电外电路的电压与内电路的电压加起来应该等于电源电动势源电动势.写成公式就是:写成公式就是:E=UE=U外外+U+U内内因为:因为:U U外外=I=I外外R R,U U内内=I=I内内r r并且串
9、联电路中电流相等,即并且串联电路中电流相等,即I I外外=I=I内内=I=I所以:所以:E=IE=I外外R+IR+I内内r=I(R+r)r=I(R+r)进一步可改写成:进一步可改写成:这就是闭合电路的欧姆定律这就是闭合电路的欧姆定律.即闭合电路中的电流跟电源即闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内外电阻之和成反比的电动势成正比,跟内外电阻之和成反比.4.4.设电源电动势为设电源电动势为E E,内阻为,内阻为r r,外电路电阻为,外电路电阻为R R,闭合电,闭合电路的电流为路的电流为I I,试根据能量转化与守恒定律推导闭合电路,试根据能量转化与守恒定律推导闭合电路欧姆定律欧姆定律.提示:提示
10、:(1)(1)在在t t时间内,外电路中消耗的电能时间内,外电路中消耗的电能E E外外的表达的表达式;式;E E外外=I=I2 2Rt;Rt;(2)(2)在在t t时间内,内电路中消耗的电能时间内,内电路中消耗的电能E E内内的表达式;的表达式;E E内内=I=I2 2rt;rt;(3)(3)在在t t时间内,电源中非静电力做的功时间内,电源中非静电力做的功W W的表达式;的表达式;W=Eq=EIt.W=Eq=EIt.根据能量守恒定律,根据能量守恒定律,W=EW=E外外+E+E内内即即EIt=IEIt=I2 2Rt+IRt+I2 2rtrt则有则有E=IR+Ir,E=IR+Ir,或者或者即得闭
11、合电路的欧姆定律即得闭合电路的欧姆定律.5.5.电源的电动势和内外电路上的电压关系是怎样的?并电源的电动势和内外电路上的电压关系是怎样的?并试推导试推导.提示:提示:根据欧姆定律,外电路两端的电势降落为根据欧姆定律,外电路两端的电势降落为U U外外=IR=IR,习惯上成为路端电压,内电路的电势降落为,习惯上成为路端电压,内电路的电势降落为U U内内=Ir=Ir,代入,代入E=IR+IrE=IR+Ir得得E=UE=U外外+U+U内内该式表明,电动势等于内外电路电势降落之和该式表明,电动势等于内外电路电势降落之和.【典例典例2 2】如图所示,如图所示,R R1 1=9,R=9,R2 2=30,S3
12、0,S闭合时,电压表闭合时,电压表V V的读数为的读数为11.4 V11.4 V,电流表,电流表A A的读数为的读数为0.2 A0.2 A;S S断开时,电流表断开时,电流表A A的读数为的读数为0.3 A0.3 A(题中电表为理想电表,即电压表的内阻无限大,电流表题中电表为理想电表,即电压表的内阻无限大,电流表的内阻为零的内阻为零)求:求:(1)(1)电阻电阻R R3 3的阻值的阻值(2)(2)电源的电动势和内阻电源的电动势和内阻.【思路点拨思路点拨】解此类问题注意以下几点:解此类问题注意以下几点:1.1.明确外电路的连接关系明确外电路的连接关系.2.2.各个部分电流电压的对应关系和部分电路
13、欧姆定律的各个部分电流电压的对应关系和部分电路欧姆定律的应用应用.3.3.闭合电路欧姆定律的应用闭合电路欧姆定律的应用.【自主解答自主解答】电压表测量的是路端电压电压表测量的是路端电压U.U.(1)S(1)S闭合时闭合时R R2 2和和R R3 3并联,并联,R R3 3两端的电压两端的电压U U3 3=U=U2 2=I=I2 2R R2 2=0.230 V=6 V,=0.230 V=6 V,R R1 1两端的电压两端的电压U U1 1=U-U=U-U3 3=(11.4-6)V=5.4 V,=(11.4-6)V=5.4 V,流过流过R R1 1的电流的电流I I1 1=U=U1 1/R/R1
14、1=A=0.6 A,=A=0.6 A,通过通过R R3 3的电流的电流I I3 3=I=I1 1-I-I2 2=(0.6-0.2)A=0.4 A,=(0.6-0.2)A=0.4 A,电阻电阻R R3 3=U=U3 3/I/I3 3=6/0.4=15.=6/0.4=15.(2)(2)设电源电动势为设电源电动势为E,E,内阻为内阻为r,r,根据闭合电路欧姆定律根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)E=I(R+r)有:当有:当S S闭合时闭合时E=U+IE=U+I1 1r,r,即即E=11.4+0.6r;E=11.4+0.6r;当当S S断开时断开时E=I(r+RE=I(r+R1 1+R+R2 2),
15、即,即E=0.3(r+9+30).E=0.3(r+9+30).联立以上两式解得联立以上两式解得E=12 V,r=1.E=12 V,r=1.1.1.何为路端电压何为路端电压?探究讨论路端电压与外电阻的关系探究讨论路端电压与外电阻的关系.提示:提示:路端电压即外电路两端的电压路端电压即外电路两端的电压,也就是电源的正、也就是电源的正、负极之间的电压负极之间的电压.把把U U内内=Ir=Ir代入代入E=U+UE=U+U内内,得得U=E-UU=E-U内内=E-Ir=E-Ir(1)(1)当外电阻当外电阻R R增大时增大时,根据根据 可知电流可知电流I I减小减小(E(E和和r r为定值为定值),),内电
16、压内电压IrIr减小减小,根据根据U=E-IrU=E-Ir可知路端电压可知路端电压U U增增大大.(2)(2)当外电阻当外电阻R R减小时减小时,根据根据 可知电流可知电流I I增大增大,内电内电压压IrIr增大增大,根据根据U=E-IrU=E-Ir可知路端电压可知路端电压U U减小减小.(3)(3)当外电路断开时当外电路断开时,R=,I=0,Ir=0,U=E.,R=,I=0,Ir=0,U=E.当外电路短路时当外电路短路时,R=0,I=(,R=0,I=(称为短路电流称为短路电流),U=0.),U=0.2.2.讨论如何求一个电源的电动势和内电阻讨论如何求一个电源的电动势和内电阻.提示:提示:(1
17、)(1)由由E=U+IrE=U+Ir知知,只要知道两组只要知道两组U U、I I的值的值(U(U1 1、I I1 1)、(U(U2 2、I I2 2)就可以通过解方程组就可以通过解方程组,求出求出E E、r r的值的值.(2)(2)由由E=E=知知,只要知道两组只要知道两组U U、R R的值的值(U(U1 1、R R1 1)、(U(U2 2、R R2 2)就能求解就能求解E E、r.r.(3)(3)由由E=IR+IrE=IR+Ir知知,只要知道两组只要知道两组I I、R R的值的值(I(I1 1、R R1 1)、(I(I2 2、R R2 2)就能求解就能求解E E、r.r.3.3.如果以路端电
18、压为纵坐标如果以路端电压为纵坐标,电路中的电路中的电流电流I I为横坐标为横坐标,画出的画出的U-IU-I图像如图图像如图所示所示.分析此图像我们可得到什么信息分析此图像我们可得到什么信息?提示:提示:(1)(1)图线与纵轴的交点表示电源电动势图线与纵轴的交点表示电源电动势E.E.(2)(2)图线与横轴的交点表示短路电流图线与横轴的交点表示短路电流I I0 0.(3)(3)图线斜率的绝对值表示电源内阻图线斜率的绝对值表示电源内阻.【典例典例3 3】(2010(2010上海高考上海高考)在如图的闭在如图的闭合电路中,当滑片合电路中,当滑片P P向右移动时,两电表向右移动时,两电表读数的变化是读数
19、的变化是()()A.A.变大,变大,变大变大B.B.变小,变小,变大变大C.C.变大,变大,变小变小D.D.变小,变小,变小变小【思路点拨思路点拨】解答本题要把握以下两点:解答本题要把握以下两点:(1)(1)本题属于电路的动态分析问题,需要用闭合电路的欧本题属于电路的动态分析问题,需要用闭合电路的欧姆定律进行分析姆定律进行分析.(2)(2)要能够通过滑动变阻器滑片的移动方向来判断滑动变要能够通过滑动变阻器滑片的移动方向来判断滑动变阻器阻值的变化阻器阻值的变化.【自主解答自主解答】选选B.B.将将R R0 0看做是电源内阻,当滑片看做是电源内阻,当滑片P P向右移向右移动时,滑动变阻器电阻变大,
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