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1第2节闭合电路的欧姆定律2一、电动势[复习回顾]：(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31.电源(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。其他形式的能电势能电势能静电力电势能42.电动势非静电力做功(1)物理意义：反映电源________________的本领的大小。(2)大小：在数值上等于非静电力把1C的________在电源内部从负极移送到正极所做的功。即E＝W非q。(3)单位：________(V)。(4)大小的决定因素：由电源中____________的特性决定，跟电源的体积无关，跟________也无关。正电荷伏特非静电力外电路注：①非静电力是电源内使正、负电荷分离，并使正电荷聚积到电源正极、负电荷聚积到电源负极的非静电性质的作用力，是对除静电力外能对电荷流动起作用的其他力的统称。②E＝Wq是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身性质决定的；电动势不同，表示电源将其他形式的能转化为电能的本领不同。5(5)常用电池的电动势1.5干电池铅蓄电池锂电池锌汞电池________V________V3V或3.6V1.2V3.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。2导体注意:(1)电动势与电压有本质的区别，不能认为电动势就是电压，电动势E＝W非q，电压U＝W电q。(2)电源电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。63、闭合电路(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，内电路两端电压叫内电压。(3)外电路：____________的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻。外电路两端电压（也就是电源两极间的电压）叫外电压，也叫路端电压。用电器电源内部电源电源外部7√[思考判断](1)在电源内部，正电荷向正极移动过程中，静电力做负功，电荷电势能增加。()(2)电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比。()(3)E＝Wq只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源中非静电力的特性决定。()(4)容量越大的电池，储存的化学能越多。()×√×8二、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＝________________。非静电力做的功I2Rt＋I2rt91.闭合电路欧姆定律纯电阻(1)内容：在外电路为________的闭合电路中，电流的大小跟电源的电动势成________，跟内、外电路的电阻之和成________。(2)表达式：I＝ER＋r。(3)适用条件：________为纯电阻电路。正比反比外电路10[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？11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)EItI2rtI2RtEIt＝I2Rt＋I2rt(3)E＝IR＋Ir或I＝ER＋r12[总结归纳]：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。电源内部非静电力做正功，其他形式的能转化为电势能外电路静电力做正功，电势能转化为其他形式的能+++++++++++____电源正极负极132.闭合电路欧姆定律的表达形式表达式物理意义适用条件电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比纯电阻电路E＝I(R＋r)①E＝U外＋Ir②E＝U外＋U内③电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和①式适用于纯电阻电路；②、③式普遍适用EIt＝I2Rt＋I2rt④W＝W外＋W内⑤电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和④式适用于纯电阻电路；⑤式普遍适用I＝ER＋r14[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。()×√×151.路端电压与电流的关系(1)公式：U＝________。(2)说明：当电路断路时，I=0，U=E;当电路短路时，I=E/r,U=0.(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________。E－Ir电动势内阻三、路端电压与负载的关系162.路端电压随外电阻的变化规律I减小(1)当外电阻R增大时，由I＝ER＋r可知电流________，路端电压U＝E－Ir________，当R增大到无限大(断路)时，I＝________，U＝________，即外电路断路时的____________等于电源________。(2)当外电阻R减小时，由I＝ER＋r可知电流I________，路端电压U＝E－Ir________，当R减小到零(短路)时，I＝Er，U＝________。小结：路端电压U随外电阻R增大而增大增大0E路端电压电动势增大减小017[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。()×√×××18[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19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BC20[例2]将电动势为3V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4V，当电路中有6C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。21解析(1)W＝Eq＝3×6J＝18J，电源中共有18J其他形式的能转化为电能。(2)W1＝U1q＝2.4×6J＝14.4J，外电路中共有14.4J的电能转化为其他形式的能。(3)W2＝W－W1＝3.6J，内电路中有3.6J电能转化为其他形式的能。答案(1)18J(2)14.4J(3)3.6J22[针对训练1](多选)铅蓄电池的电动势为2V，这表示()A.电路中每通过1C的电荷，电源把2J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2VC.蓄电池在1s内将2J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1.5V)的大23答案ABD解析根据电动势的定义和表达式E＝Wq，非静电力移动1C电荷所做的功为W＝qE＝1×2J＝2J，由功能关系可知有2J的化学能转化为电势能，A正确，C错误；没有接入电路时电源两极间的电势差(电压)U＝E＝2V，B正确；电动势是描述电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量，E蓄电池＝2VE干电池＝1.5V，故D正确。24[针对训练2]一台发电机用0.5A的电流向外输电，在1min内将180J的机械能转化为电能，则发电机的电动势为()A.6VB.360VC.120VD.12V25答案A解析1min内流出的电荷量为q，由q＝It得q＝0.5×60C＝30C，根据E＝Wq得E＝18030V＝6V，所以A正确。26[例3]在如图所示的电路中，R1＝20.0Ω，R2＝10.0Ω，当开关S扳到位置1时，电流表的示数为I1＝0.20A；当开关S扳到位置2时，电流表的示数为I2＝0.30A，求电源的电动势和内电阻。27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＋I1r①E＝I2R2＋I2r②代入数据解之得E＝6V，r＝10Ω。答案6V10Ω28[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1.6V和0.4A，当S断开时，它们的示数变为1.7V和0.3A，则电源的电动势和内阻各为多少？29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＋0.4r①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＋0.3r②联立①②得E＝2V，r＝1Ω。答案2V1Ω30四、电源的各种功率与效率1、电源的总功率：2、电源的内耗功率（热功率）：3、电源的输出功率：特别：当外电路为纯电阻电路时：4、电源的效率：31[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，则路端电压为零32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C33[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。34(2)由图可知路端电压是3V。(3)电源的输出功率P＝UI＝3×1W＝3W。答案(1)4V1Ω(2)3V(3)3W解析(1)由图线的意义可知，不过原点的斜线是电源的U－I图线，当电流为0时，由U＝E－Ir可知E＝U＝4V；同样由U＝E－Ir可知它的斜率的绝对值表示电源的内电阻，所以r＝|ΔUΔI|＝44Ω＝1Ω。35电阻的U－I图像与电源的U－I图像的区别电阻电源U－I图像、对某一固定电阻而言，两端电压与通过的电流成正比对电源进行研究，路端电压随干路电流的变化规律36图像的物理意义表示导体的性质R＝UI，R不随U与I的变化而变化表示电源的性质，图线与纵轴的交点表示电源电动势，图线斜率的绝对值表示电源的内阻联系电源的电动势和内阻是不变的，正是由于外电阻R的变化才会引起外电压U外和总电流I的变化37[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