物理必修 第三册2 闭合电路的欧姆定律课文ppt课件

这是一份物理必修 第三册2 闭合电路的欧姆定律课文ppt课件，共51页。PPT课件主要包含了知识点一电动势，其他形式的能，电势能，静电力，电动势，非静电力做功，正电荷，非静电力，外电路，闭合电路等内容，欢迎下载使用。
[观图助学](1)如图甲所示，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，A、B之间的高度差很快消失。在这个过程中，水管中只有一个短暂水流。怎样才能保持A、B之间稳定的高度差，在A、B之间形成持续的水流呢？
(2)如图乙所示，电源在电路中的作用相当于抽水机的作用，它能不断地将流到负极的正电荷搬运到正极，从而保持正、负极间有稳定的电势差，维持电路中有持续的电流。电源是通过什么力做功实现这个功能的？
甲　　　　　　　 　　　乙
(1)定义：通过非静电力做功把________________转化为________的装置。(2)能量转化：在电源内部，非静电力做正功，其他形式的能转化为________，在电源外部，________做正功，________转化为其他形式的能。
(5)常用电池的电动势
3.内阻：电源内部________的电阻。4.容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：A·h或mA·h。
[观图助学]手电筒中的电池用久了，虽然电动势没减少多少，但小灯泡却不怎么亮了。(1)电源电动势几乎不变，其内阻变化明显吗？(2)电路中电流变化明显吗？
知识点二　闭合电路欧姆定律及其能量分析
(1)闭合电路是指由电源和________及导线组成的完整的电路。(2)内电路：如图所示，____________的电路叫内电路，________的电阻叫内电阻。(3)外电路：____________的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻。
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，________________等于内、外电路中电能转化为其他形式能的总和，即EIt＝________________。
[思考判断](1)电源的电动势等于外电路电阻两端的电压。(　　)(2)对整个闭合电路来说，内、外电阻串联，它们分担的电压之和等于电源电动势的大小。(　　)(3)在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电路上电压之和，所以电动势实质上就是电压。(　　)
我们有这样的经验，傍晚是每一天用电高峰时段，万家灯火，但是灯光较暗；而夜深人静的时候，灯光特别亮，这是为什么？还有，在家用电器使用中，打开大功率的空调后，你会发现灯泡会变暗，而关掉空调后灯又会马上亮起来，这是为什么？
知识点三　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＝________。(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________。
2.路端电压随外电阻的变化规律
[思考判断](1)外电阻变化可以引起内电压的变化，从而引起内电阻的变化。(　　)(2)外电路的电阻越大，路端电压就越大。(　　)(3)路端电压增大时，电源的输出功率一定变大。(　　)(4)电源断路时，电流为零，所以路端电压也为零。(　　)(5)当电源两端短路时，路端电压等于电源电动势。(　　)
[观察探究]日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5 V”字样，有的标有“3.7 V”字样。
如果把1 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把1 C的正电荷从3.7 V的手机电池的负极移到正极呢？哪个电池做功的本领大？答案　把1 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，电势能增加了1.5 J，非静电力做功1.5 J；从3.7 V手机电池的负极移到正极，电势能增加了3.7 J，非静电力做功3.7 J。3.7 V手机电池做功本领大。
[试题案例][例1] (多选)下列说法中正确的是(　　)
A.电源的电动势实质上就是电源两极间的电压B.电源的电动势在数值上等于断路时两极间的电压C.电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别D.电动势越大，电源两极间的电压一定越大
解析　电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。而电压是电场中两点间的电势差，电动势与电压有着本质的区别，所以选项A错误，C正确；当电源开路时，两极间的电压在数值上等于电源的电动势，但在闭合电路中，电源两极间的电压(路端电压)随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小，当电源短路时，R外＝0，这时路端电压为零，所以选项B正确，D错误。答案　BC
[例2] 将电动势为3 V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4 V，当电路中有6 C的电荷流过时，求：(1)有多少其他形式的能转化为电能；(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能；(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能。
解析　(1)W＝Eq＝3×6 J＝18 J，电源中共有18 J其他形式的能转化为电能。(2)W1＝U1q＝2.4×6 J＝14.4 J，外电路中共有14.4 J的电能转化为其他形式的能。(3)W2＝W－W1＝3.6 J，内电路中有3.6 J电能转化为其他形式的能。答案　(1)18 J　(2)14.4 J　(3)3.6 J
[针对训练1] (多选)铅蓄电池的电动势为2 V，这表示(　　)
A.电路中每通过1 C的电荷，电源把2 J的化学能转化为电势能B.没有接入电路时蓄电池两极间的电压为2 VC.蓄电池在1 s内将2 J的化学能转化成电势能D.蓄电池将化学能转化为电势能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大
[针对训练2] 一台发电机用0.5 A的电流向外输电，在1 min内将180 J的机械能转化为电能，则发电机的电动势为(　　)A.6 V B.360 V C.120 V D.12 V
[观察探究]如图为闭合电路的组成。(1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？(2)若电源电动势为E，电路中的电流为I，在t时间内非静电力做功多少？内、外电路中产生的焦耳热分别为多少？它们之间有怎样的关系？(3)闭合电路的电流I与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系怎样？
闭合电路欧姆定律的理解
答案　(1)在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路中沿电流方向电势升高。(2)EIt　I2rt　I2Rt　EIt＝I2Rt＋I2rt
[探究归纳]1.内、外电路中的电势变化
如图所示，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.闭合电路欧姆定律的表达形式
[试题案例][例3] 在如图所示的电路中，R1＝20.0 Ω，R2＝10.0 Ω，当开关S扳到位置1时，电流表的示数为I1＝0.20 A；当开关S扳到位置2时，电流表的示数为I2＝0.30 A，求电源的电动势和内电阻。
思路点拨(1)当开关S扳到位置1或位置2时，由其电流的大小能否求出路端电压？(2)由闭合电路的规律E＝U＋Ir可知，电动势E和内阻r出现在同一方程中，从数学的角度看如何求电源的电动势和内电阻？答案　(1)能。根据U＝IR即可求出路端电压。(2)列出两个关于E和r的方程解方程组求得。此题中通过单刀双掷开关S给出了两个电路，分别列出两个方程联立求解即可。
解析　设电源的电动势为E，内阻为r，当开关分别扳到1、2两个位置时，根据闭合电路欧姆定律列出方程E＝I1R1＋I1r　①E＝I2R2＋I2r　②代入数据解之得E＝6 V，r＝10 Ω。答案　6 V　10 Ω
方法凝炼　解决闭合电路问题的一般步骤(1)分析电路，认清各元件的串、并联关系，必要时画等效电路图，特别注意电压表和电流表对应的电路。(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阻和电压求总电流I；当以上方法都行不通时，可以联立方程求出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)注意适用条件：外电路含有非纯电阻元件时(如电动机、电解槽等)，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。
[针对训练3] 如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(理想电表)的读数分别为1.6 V和0.4 A，当S断开时，它们的示数变为1.7 V和0.3 A，则电源的电动势和内阻各为多少？
解析　当S闭合时，R1和R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得U1＝E－I1r代入数据得E＝1.6＋0.4r　①当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得U2＝E－I2r代入数据得E＝1.7＋0.3r　②联立①②得E＝2 V，r＝1 Ω。答案　2 V　1 Ω
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、9 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？
路端电压与电流、负载的关系的理解及应用
答案　外电压分别为7.5 V、8 V、9 V。随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大。
[探究归纳]1.外电阻的两类变化引起的相应变化
说明：电源的电动势等于电源没有接入电路时的路端电压。
说明：由于电源内阻很小，所以短路时会形成很大的电流，为保护电源，绝对不能把电源两极直接相连接。
2.闭合电路的电源及电阻的U－I图像
当电阻R接入电动势为E的电源两端时，电源和电阻的U－I图像如图所示。
[试题案例][例4] 电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压，下列说法正确的是(　　)A.因为电源电动势不变，所以路端电压也不变B.因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大C.因为U＝E－Ir，所以当I增大时，路端电压减小D.若外电路断开，则路端电压为零
解析　路端电压U＝IR＝E－Ir，因为I增大时，R减小，所以不能用U＝IR判断路端电压的变化情况，根据U＝E－Ir可知，当I增大时，路端电压减小，所以选项A、B错误，C正确；当外电路断开时，路端电压为E，选项D错误。答案　C
[例5] 电路图如图甲所示，若电阻R阻值未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压U随电流I的变化图线及外电阻的U－I图线如图乙所示。求：
(1)电源的电动势和内阻；(2)电源的路端电压；(3)电源的输出功率。
思路点拨　(1)由电源的U－I图线可知电源电动势和内阻是多大？(2)图乙中两图线交点的数据表示什么物理意义？答案　电源的U－I图线的纵坐标截距表示电源电动势，所以E＝4 V；图线斜率的绝对值表示电源内阻，所以r＝1 Ω。(2)表示闭合电路的路端电压U＝3 V，总电流I＝1 A
(2)由图可知路端电压是3 V。(3)电源的输出功率P＝UI＝3×1 W＝3 W。答案　(1)4 V　1 Ω　(2)3 V　(3)3 W
方法总结电阻的U－I图像与电源的U－I图像的区别
[针对训练4] 两个电源的U－I图像如图所示，从图像中可以看出(　　)A.电池a的电动势较大，内电阻较大B.电池a的电动势较小，内电阻较小C.电池b的电动势较小，内电阻较大D.电池b的电动势较大，内电阻较小解析　根据闭合电路欧姆定律知U＝E－Ir，故U－I图像中图像与纵轴的交点等于电源的电动势，由题图可知，a的电动势较大，图像斜率的绝对值表示电源的内阻，a的斜率的绝对值较大，故a的内阻较大，故A正确，B、C、D错误。答案　A
[针对训练5] 如图所示的图线①表示某电池组的输出电压与电流的关系(U－I图线)，图线②表示其输出功率与电流的关系(P－I图线)。则下列说法正确的是(　　)