1、4 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律,第二章 直流电路,学习目标 1.理解电源的电动势及内阻的含义. 2.理解闭合电路欧姆定律，理解内、外电路的电势降落. 3.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，并能进行电路分析与计算.,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,一、电源的电动势和内阻,1.电源 将其他形式的能转化为 的装置. 2.电动势 (1)大小：数值上等于不接入电路时电源两极间的 . (2)用字母E表示；单位：伏特，符号是V. (3)物理意义：表征电源将其他形式的能转化为 的本领. 3.内阻 电源内部的 称
2、为电源的内电阻，简称内阻.,电势能,电势差,电能,电阻,二、闭合电路的欧姆定律,1.内、外电路的电势降落 (1)电流流过电源内部时，内电阻r上有电势降落，即电阻r两端的电压，称为内电压，U_ (2)电源外部，电流流经外电阻时，外电阻R上有电势降落，即外电阻R两端的电压，称为路端电压，U . 2.闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路的电流跟电源的 成正比，跟_成反比.,Ir,IR,内、外电路的电阻,电动势,之和,(2)表达式：I_. (3)适用条件：外电路为 电路. 三、路端电压与负载的关系 1.路端电压的表达式：U . 2.路端电压随外电阻的变化规律 (1)当外电阻R增大时，由I 可知电流
3、I ，路端电压UEIr.,纯电阻,EIr,增大,减小,(2)当外电阻R减小时，由I 可知电流I ，路端电压UEIr. (3)两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为 ，U .即断路时的路 端电压等于 .当电源短路时，外电阻R0，此时I,增大,减小,E,电源电动势,0,答案,即学即用 1.判断下列说法的正误. (1)EUIr适用于任何电路.( ) (2)某电源电动势为10 V，内阻为2 ，外接一线圈电阻为8 的电动机，则电路中的电流为1 A.( ) (3)在闭合电路中，外电阻越大，路端电压越大.( ) (4)电路断开时，电路中的电流为零，路端电压也为零.( ) (5)外电路短路时，电路中的电流无
4、穷大.( ),答案,2.如图1所示，电动势为2 V的电源跟一个阻值R9 的电阻接成闭合电路，理想电压表测得电源两端电压为1.8 V，则电源的内阻为_ .,1,图1,重点探究,导学探究 (1)如图2所示，图(a)中两导体之间有一定的电势差，当与小灯泡连在一起后，小灯泡发光，此过程中能量是如何转化的？小灯泡能持续发光吗？ 图(b)中将蓄电池和小灯泡构成闭合电路，此 过程能量是如何转化的？小灯泡持续发光的 原因是什么？,一、电源的电动势和内阻,答案 两导体间储存的电势能转化为电路的电能，电能转化为光能.小灯泡亮度逐渐减小，直至熄灭. 电源把化学能转化为电路的电能，电能又转化为光能.电源使小灯泡两端有
5、持续的电压.,答案,图2,(2)用电压表测量一节干电池两端电压，然后把这节干电池与小灯泡构成闭合回路，再测量电池两端电压，比较两次测量结果，电压表示数有什么不同？这说明什么？,答案,答案 第二次电源两端的电压较小，电源内部有电阻，电路闭合时，内电阻分得一部分电压.,知识深化 1.对电动势的理解 (1)电动势是反映电源将其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量. (2)单位：伏特.符号：V. (3)决定因素：由电源自身特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关. 2.电源电动势与电势差的区别和联系,例1 关于电源电动势，下列说法正确的是 A.同一电源接入不同的电路中，电动势会发生变化 B.1号1
6、.5 V干电池比7号1.5 V干电池大，但电动势相同 C.电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势越大 D.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,答案,解析,解析 电动势与外电路无关，所以同一电源接入不同的电路，电动势不会改变，故A错误. 电动势跟电源的体积无关，所以虽然1号干电池比7号干电池大，但电动势相同，故B正确. 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大小，根据WqE可知，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势不一定大，还跟移送电荷的多少有关，故C错误. 电动势、电压和电势差物理意义不同，单位相
7、同，故D错误.,导学探究 如图3所示为闭合电路的组成，由部分电路欧姆定律知，各部分上电势降落各为多少？与电动势有什么关系？,二、闭合电路欧姆定律,答案 在内电路上，电流流过内阻r，电势降落UIr；在外电路上，电流流过电阻R，电势降落UIR. EUUIRIr.,答案,图3,知识深化 闭合电路欧姆定律的几种表达形式 (1)电流形式：I ，说明电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻成反比. (2)电压形式：EIrIR或EU内U外，表明电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和. 说明：I 或EIRIr只适用于外电路是纯电阻的电路；EU外 U内或U外EIr，既适用于外电路为纯电阻的电路，也适用于外电路
8、为非纯电阻的电路.,解析 开关S接通a时， EI1(R1r) 开关S接通b时，EI2(R2r) 代入数据：E1(8r) E2(3r) 解得：E10 V，r2 .,例2 如图4所示，电阻R18 ，R23 ，当开关S接a点时，理想电流表示数为1 A；当开关S接b点时，理想电流表示数为2 A.求电源的电动势和内阻.,答案,解析,图4,答案 10 V 2 ,解决闭合电路问题的一般步骤 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，电流表测量流过哪个用电器的电流； 2.应用闭合电路的欧姆定律求干路中的电流； 3.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
9、压和电流.,针对训练1 在如图5所示的电路中，R19 ，R25 ，当a、b两点间接理想的电流表时，其读数为0.5 A；当a、b两点间接理想的电压表时，其读数为1.8 V.求电源的电动势和内电阻.,答案,解析,图5,答案 3 V 1 ,解析 当a、b两点间接理想的电流表时，R1被短路，回路中的电流I10.5 A，由闭合电路欧姆定律得： EI1(R2r) 当a、b两点间接理想的电压表时，回路中的电流I2 0.2 A 由闭合电路欧姆定律得： EI2(R2R1r) 联立并代入数据，解得：E3 V，r1 .,导学探究 (1)在如图6所示的电路中，电源的电动势E10 V，内电阻r1 ，试求当外电阻分别是3
10、 、4 、9 时所对应的路端电压.通过数据计算，你发现了怎样的规律？,答案,三、路端电压与负载的关系,图6,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.,(2)根据闭合电路欧姆定律写出路端电压U与干路电流I之间的关系式，并画出UI图像.,答案,答案 由EUU内及U内Ir得 UEIr，UI图像为,知识深化 1.路端电压与负载的关系：UEU内E ，随着外电阻增大，路端电压增大；当外电路开路时(外电阻无穷大)，路端电压UE；这也提供了一种粗测电动势的方法，即用电压表直接测电源电动势. 2.路端电压与电流的关系：UEIr. 3.电源的UI图像：如图7所示是一条倾斜
11、的直线，图像 中U轴截距E表示电源电动势，I轴截距I0等于短路电流(纵、 横坐标从零开始)，斜率的绝对值表示电源的内阻.,图7,例3 (多选)如图8所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是 A.电源的电动势为6.0 V B.电源的内阻为12 C.电源的短路电流为0.5 A D.电流为0.3 A时的外电阻是18 ,答案,解析,图8,闭合电路动态问题的分析方法 (1)程序法 基本思路：电路结构的变化R的变化R总的变化I总的变化U内的变 化U外的变化固定支路,四、闭合电路的动态分析,(2)结论法“并同串反” “并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压都将
12、增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压都将减小. “串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压都将增大.,例4 电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图9所示的电路.当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是 A.电压表和电流表读数都增大 B.电压表和电流表读数都减小 C.电压表读数增大，电流表A1读数减小，A2读数增大 D.电压表读数减小，电流表A1读数增大，A2读数减小,答案,解析,图9,解析 由题图可知滑动变阻器的触头由中点滑向
13、b端时，滑动变阻器连入电路中的阻值R增大，则外电路的总阻值R总增大，干路电流I ， 因R总增大，所以I减小，故A1示数减小；路端电压UEIr，因I减小， 所以U增大，即电压表的读数增大；R2两端电压U2EI(R1r)，因I减小，所以U2增大，由I2 知，I2增大，即电流表A2的读数增大，故选项C正确，选项A、B、D错误.,针对训练2 如图10所示，A、B、C三只电灯均能发光，当把滑动变阻器的触头P向下滑动时，三只电灯亮度的变化是 A.A、B、C都变亮 B.A、B变亮，C变暗 C.A、C变亮，B变暗 D.A变亮，B、C变暗,答案,解析,图10,解析 滑动变阻器的触头P向下滑动时，滑动变阻器连入电
14、路的阻值R减小，所以电路总阻值R总减小，由闭合电路欧姆定律知总电流(I总 ) 变大，通过A的电流增大，故A变亮；由于I总变大，所以内阻上的电压(U内I总r)变大，所以C两端的电压(UCEUAU内)变小，通过C的电流IC变小，所以C变暗；由于I总变大，IC变小，所以通过B的电流(IBI总IC)一定增大，B灯变亮，选项B正确.,达标检测,1.(电动势与内、外电压的关系)在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系，下列说法正确的是 A.若外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大 B.若外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小 C.若外电压不变，则内电压减
15、小，电源电动势也会随内电压减小 D.若外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终等于二者之和,答案,1,2,3,4,2.(闭合电路欧姆定律的应用)(多选)如图11所示的电路中，当开关S接a点时，标有“5 V 2.5 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4 V.则 下列说法正确的是 A.电阻R的阻值为4 B.电源的电动势为5 V C.电源的电动势为6 V D.电源的内阻为2 ,答案,1,2,3,4,解析,图11,当开关接a时，有EU1I1r，,1,2,3,4,当开关接b时，有EU2I2r， 又U24 V，I21 A， 联立解得E6 V，r2
16、.,3.(电源UI图像的理解和应用)(多选)如图12所示为某一电源的UI图线，由图可知 A.电源电动势为2 V B.电源内电阻为 C.电源短路时电流为6 A D.电路路端电压为1 V时，电路中电流为5 A,答案,解析,1,2,3,4,图12,1,2,3,4,解析 在本题的UI图线中，纵轴截距表示电源电动势，A正确； 横轴截距表示短路电流，C错误；,4.(闭合电路的动态分析)如图13所示的电路，闭合开关S，待电路中的电流稳定后，减小R的阻值.则 A.电流表的示数减小 B.电压表的示数减小 C.电阻R2两端的电压减小 D.路端电压增大,答案,解析,1,2,3,4,图13,解析 题图中的电路结构是R1与R先并联，再与R2串联，故RR总 I干U内U外.I干， 示数增大.R2两端电压U2I干R2，U2增大，所以R与R1的并联电压减小， 示数减小，A、C、D错误，B正确.,
