人教版 (2019)必修 第三册2 闭合电路的欧姆定律授课ppt课件

这是一份人教版 (2019)必修 第三册2 闭合电路的欧姆定律授课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，闭合电路，外电路，内电路，电势能，其他形式的能量，所做的功W，被移送电荷q，EIt，I2rt等内容，欢迎下载使用。
一、电动势【情境思考】市面上有形形色色的电池,它们产生电能的“本领”一样吗?如何比较不同电池发电“本领”的高低呢? 提示:不一样。通过比较电动势判断产生电能“本领”的高低。
1.闭合电路:由导线、电源和用电器连成的电路叫作_________。用电器和导线组成_______,电源内部是_______。2.非静电力的作用:在电源内部,非静电力把正电荷从_____搬运到_____,在该过程中非静电力做功,使电荷的_______增加,将_______________转化为电势能。
3.电动势:(1)定义:在电源内部,非静电力把正电荷在电源内从负极移送到正极__________与____________的比值。(2)公式:E= ____ (3)单位:_____,简称:___,符号:__。(4)物理意义:反映电源非静电力做功本领大小的物理量。
(5)影响电动势大小的因素有:___①非静电力的性质　　　　　　　②电源的体积③外电路结构 ④电源的新旧程度提醒:电动势的单位与电压的单位相同,但是两者是截然不同的两个概念。
二、闭合电路欧姆定律1.内阻:通常在电源内部也存在电阻,内电路中的电阻叫作_____。2.闭合电路的电势:(1)在外电路中沿电流方向电势_____(选填“升高”或“降低”)。(2)在内电路中沿电流方向电势_____(选填“升高”或“降低”)。3.闭合电路的能量:(1)在电源内部,因非静电力做功,将其他形式的能转化为电能,大小为:W=____。(2)电流通过内阻时,电流做功,_____转化为_____,大小为:Q内=____。
(3)电流通过外电阻时,电流做功,_____转化为_____,大小为:Q外=____。4.闭合电路欧姆定律:(1)内容:闭合电路的电流跟电源的_______成正比,跟_____________________成反比。(2)表达式:__________。(3)适用条件:外电路为___________。
三、路端电压与负载的关系【情境思考】生活中经常会出现这种现象:平时打开灯,灯光非常明亮,但是到了夏季用电高峰期,灯光就会变得昏暗起来,试分析其中原因。
提示:当外电路并联的用电器增多时,外电阻减小,则总电流增大,内阻消耗的电压增大,路端电压减小,导致灯光变暗。
1.负载和路端电压:负载是外电路中的_______,路端电压是外电路的_________。2.路端电压U与电流I的关系:(1)路端电压U与电流I的函数关系式:U=_____。(2)U-I图像:如图所示,该直线与纵轴交点的纵坐标表示_______,斜率的绝对值表示电源的_____。
3.路端电压与外电阻的关系:当R增大时,路端电压U_____,当R减小时,路端电压U_____。4.两种特殊情况:(1)当外电路断路时,外电阻R为_______,I为___,Ir也为___,可得U=__,即外电路断路时的路端电压等于电源电动势的大小。(2)当外电路短路时,外电阻R=0,此时电路中的电流最大,即Im= ,路端电压为___。
【易错辨析】　(1)电动势与电势差实质上是一样的。( )(2)在电源内部,正电荷向正极移动过程中,电场力做负功,电荷电势能增加。 ( )(3)所有的电源,均是将化学能转化为电能的装置。( )(4)E=U+Ir适用于任何电路。( )(5)外电路短路时,电路中的电流无穷大。( )(6)电源断路时,电流为零,所以路端电压也为零。( )
知识点一　电动势1.对电动势的理解:利用抽水机类比电源。类比可知,抽水机对水的作用力相当于非静电力,抽水机对水做功相当于非静电力做功,重力相当于静电力,重力势能相当于电势能,抽水机相当于电源。
提醒:与抽水机类比,电动势相当于抽水机的抽水高度。
2.电动势与电势差的区别:
提醒:电势差的正负有一定的物理意义,而电动势一般只取正值。
【典例】有一铅蓄电池,在其内部将2×10-5 C的电子从正极移到负极需要3×10-2s的时间,此过程中非静电力做功为4×10-5 J,则该铅蓄电池的电动势是多少?给一小灯泡供电,供电电流是0.2 A,供电10 min,非静电力做功是多少?【解析】电动势E= =2 V,非静电力做的功W′=Eq=EIt=2×0.2×60×10 J=240 J。答案:2 V　240 J
【素养训练】1.关于电源的说法不正确的是(　　)A.电源外部存在着由正极指向负极的电场,内部存在着由负极指向正极的电场B.在电源外部电路中,负电荷靠电场力由电源的负极流向正极C.在电源内部电路中,正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极D.在电池中,靠化学作用使化学能转化为电势能
【解析】选A。无论电源内部还是外部,电场都是由正极指向负极,故A项错误;在外部电路中,负电荷靠电场力由负极流向正极,故B项正确;在内部电路中,正电荷由负极流向正极,因电场力与移动方向相反,故必有非静电力作用在电荷上才能使其由负极流向正极,故C项正确;在电池中,靠化学作用使化学能转化为电势能,故D项正确。
2.(多选)一组铅蓄电池的电动势为4.8 V,内阻不为零,以下说法中正确的是 (　　)A.电路中每通过1 C的电荷量,该铅蓄电池能把4.8 J的化学能转化为电能B.体积大的铅蓄电池比体积小的铅蓄电池的电动势大C.电路中每通过1 C的电荷量,该铅蓄电池内部非静电力做功为4.8 JD.该铅蓄电池把其他形式的能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的强
【解析】选A、C、D。由W=Eq可知,电路中每通过1 C的电荷量时,该铅蓄电池将4.8 J的化学能转化为电能,故A项正确;电池的电动势只与电池的性质有关,与体积无关,故B项错误;电路中每通过1 C的电荷量,该铅蓄电池内部非静电力做功为W=Eq=4.8 J,故C项正确;电动势反映电源将其他形式的能转化为电能的本领,故D项正确。
【加固训练】对于电动势的定义式E= 的理解正确的是(　　)A.E与W成正比B.E与q成反比C.E的大小与W、q无关D.W表示非静电力【解析】选C。电动势是描述电源非静电力搬运电荷本领大小的物理量,与W、q无关,故A、B项错误,C项正确;公式中W表示非静电力做的功,故D项错误。
知识点二　闭合电路的欧姆定律1.闭合电路欧姆定律的表达式:
提醒:闭合电路欧姆定律的常用表达式较多,但是本质是相同的,应注意它们之间的联系。
2.路端电压与负载的关系:(1)路端电压与外电阻的关系:①公式:U=E-U内=E- r。②特点:由公式可知,随着外电阻增大,路端电压增大。当外电路断路时(外电阻无穷大),路端电压U=E;当外电路短路时(外电阻等于零),路端电压U=0。(2)路端电压与电流的关系:①公式:U=E-Ir。
②电源的U-I图像:如图所示是一条倾斜的直线。结合公式可知,图像中U轴截距表示电源电动势E,I轴截距I0等于短路电流,斜率的绝对值表示电源的内阻r。
【问题探究】某同学设计了如图电路测量一节干电池的电动势。(1)若电压表为理想电压表,测量结果是否正确?(2)若电压表不是理想电压表,测量结果会怎样?为什么?提示:(1)正确。(2)测量结果偏小。实际的电压表上是有电流通过的,电流通过电压表内阻时会消耗一部分电压,电压表测量的是路端电压,结果会比电动势偏小。
【典例示范】【典例】如图所示的电路中,电源电动势E=1.5 V,内阻r=0.6 Ω,电阻R1=3 Ω,电阻R2=4 Ω,电阻R3=6 Ω。电压表为理想电表,闭合开关S,求:(1)通过电源的电流大小;(2)电源的内电压和电压表的示数。
【解析】(1)R2、R3并联后与R1串联,则R2、R3并联电阻:R23= =2.4 Ω干路电流I= =0.25 A。(2)电源的内电压Ur=Ir=0.15 V。电压表的示数即为R3、R2的并联电压,U=IR23=0.6 V。答案:(1)0.25 A　(2)0.15 V　0.6 V
【规律方法】使用闭合电路欧姆定律解决问题的一般步骤(1)分析电路结构,电表位置,画出等效电路图(不要漏掉内电阻)。(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,可用闭合电路的欧姆定律直接求出,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。(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。
【素养训练】1.(多选)如图所示,甲、乙为两个独立电源(外电路为纯电阻电路)的路端电压与通过它们的电流I的关系图线,下列说法中正确的是(　　)A.路端电压都为U0时,它们的外电阻相等B.电流都是I0时,两电源的内电压相等C.电源甲的电动势大于电源乙的电动势D.电源甲的内阻小于电源乙的内阻
【解析】选A、C。甲、乙两图线的交点坐标为(I0,U0),路端电压与干路电流均相等,说明两电源的外电阻相等,故A项正确;图线的斜率的绝对值表示电源内阻,图线甲的斜率的绝对值大于图线乙的斜率的绝对值,表明电源甲的内阻大于电源乙的内阻,故D项错误;图线与U轴交点的坐标值表示电动势的大小,由图线可知,电源甲的电动势大于电源乙的电动势,故C项正确;电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻的乘积,即U内=Ir,因为电源甲的内阻比电源乙的内阻大,所以当电流都为I0时,电源甲的内电压较大,故B项错误。
2.如图所示的电路中,当开关S接a点时,标有“4 V,8 W”的小灯泡L正常发光,当开关S接b点时,通过电阻R的电流为1 A,这时电阻R两端的电压为5 V。求:(1)电阻R的阻值;(2)电源的电动势和内阻。
【解析】(1)当开关S接b点时,由欧姆定律得,电阻R的阻值为R= Ω=5 Ω(2)当开关S接a时,U1=4 V,I1= =2 A当开关S接b时,U2=5 V,I2=1 A根据闭合电路欧姆定律得:E=U1+I1r,E=U2+I2r联立得:E=6 V,r=1 Ω。答案:(1)5 Ω　(2)6 V　1 Ω
【加固训练】如图所示,当开关S断开时,电压表示数为3 V,当开关S闭合时,电压表示数为1.8 V,则外电阻R与电源内阻r之比为(　　) A.5∶3　　　　　　　B.3∶5C.2∶3D.3∶2
【解析】选D。S断开时,电压表的示数等于电源的电动势,即E=3 V。S闭合时,U外=1.8 V,所以U内=E-U外=1.2 V。因U外=IR,U内=Ir,所以R∶r=U外∶U内=1.8∶1.2=3∶2,故D项正确。
知识点三　闭合电路的功率问题1.闭合电路中的几类功率:
2.纯电阻电路中电源的输出功率:P出=UI=I2R= 电源输出功率随外电阻变化关系如图所示:
(1)当R=r时,电源的输出功率最大,Pm= 。(2)当R>r时,随着R增大,P出减小。(3)当RR2+r。在滑动变阻器的滑片P由左端a向右滑动的过程中,以下说法正确的是(　　)A.电源的输出功率变小B.R2消耗的功率先变大后变小C.滑动变阻器消耗的功率先变大后变小D.以上说法都不对
【解析】选C。滑片向右移动,滑动变阻器接入电路部分电阻变小,电路中的电流变大,电源内阻和电阻R2都是定值电阻,所以消耗的功率变大,故B项错误;在滑动的过程中内阻始终小于外电阻,所以电源的输出功率增大,故A项错误;考虑滑动变阻器上的功率消耗时可以把R2看成电源的一部分,当滑动变阻器的阻值等于2r时,消耗的功率最大,当滑动变阻器阻值小于2r时,消耗的功率变小,故C项正确。
【素养训练】1.(母题追问)在【典例】中,如果滑动变阻器的最大阻值R1