4.1探究闭合电路欧姆定律

高中物理：闭合电路的欧姆定律【知识点的认识】1．闭合电路欧姆定律（1）内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比。

（2）公式：①I＝（只适用于纯电阻电路）；②E＝U外+Ir（适用于所有电路）。

2．路端电压与外电阻的关系：一般情况U＝IR＝•R＝，当R增大时，U增大特殊情况（1）当外电路断路时，I＝0，U＝E＝，U＝0（2）当外电路短路时，I短【命题方向】（1）第一类常考题型是对电路的动态分析：如图所示，电源电动势为E，内阻为r，当滑动变阻器的滑片P处于左端时，三盏灯L1、L2、L3均发光良好。

在滑片P从左端逐渐向右端滑动的过程中，下列说法中正确的是（）A．小灯泡L1、L2变暗B．小灯泡L3变暗，L1、L2变亮C．电压表V1、V2示数均变大D．电压表V1、V2示数之和变大分析：在滑片P从左端逐渐向右端滑动的过程中，先分析变阻器接入电路的电阻如何变化，分析外电路总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律分析干路电流的变化，即可由欧姆定律判断L2两端电压的变化，从而知道灯泡L2亮度的变化和电压表V2示数的变化。

再根据路端电压的变化，分析灯泡L3亮度的变化和电压表V1示数的变化；根据干路电流与L3电流的变化，分析L1电流的变化，即可判断灯泡L1亮度的变化。

根据路端电压的变化，判断两电压表示数之和的变化。

解：B、滑片P向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，整个闭合回路的总电阻变大，根据闭合欧姆定律可得干路电流I＝变小，灯泡L2变暗，故B错误。

C、灯泡L2两端电压U2＝IR2变小，即电压表V2示数变小，电压表V1的读数为U1＝E﹣I （r+R2），变大，故C错误。

A、小灯泡L3变亮，根据串、并联电路的特点I＝I1+I3，I减小，I3＝变大，则通过小灯泡L1的电流I1减小，小灯泡L1变暗，故A正确。

D、电压表V1、V2示数之和为U＝E﹣Ir，I减小，U增大，故D正确。

故选AD。

点评：本题首先要搞清电路的连接方式，搞懂电压表测量哪部分电路的电压，其次按“局部→整体→局部”的思路进行分析。

（一）闭合电路欧姆定律1、电源电动势：电源是把其他形式的能转化为电能的装置。

电动势是表征电源把其他形式的能量转换成电能的本领大小的物理量；电动势的大小由电源本身的性质决定，数值等于电路中通过1C电量时电源所提供的能量，也等于电源没有接入电路时两极间的电压；电动势是标量，方向规定为由电源的负极经电源内部到正极的方向为电源电动势的方向。

2、闭合电路欧姆定律（1）闭合电路由电源的内部电路和电源的外部电路组成，也可叫含电源电路、全电路。

（2）在闭合电路里，内电路和外电路都适用部分电路的欧姆定律，设电源的内阻为r，外电路的电阻为R，那么电流I通过内阻时在电源内部的电压降U内=Ir，电流流过外电阻时的电压降为U外=IR，由U外＋U内=E，得。

该式反映了闭合电路中电流强度与电源的电动势成正比，与整个电路的电阻成反比，即为闭合电路欧姆定律，适用条件是外电路为纯电阻电路。

3、路端电压与负载变化的关系（1）路端电压与外电阻R的关系：（外电路为纯电阻电路）其关系用U—R图象可表示为：（2）路端电压与电流的关系U=E－Ir（普适式）其关系用U—I图象可表示为当R=∞时，即开路，当R=0时，即短路，其中，r=|tgθ|.4、闭合电路中的功率（1）电源的总功率（电源消耗的功率）P总=IE电源的输出功率（外电路消耗的功率）P输=IU电源内部损耗的功率：P损=I2r由能量守恒有：IE=IU＋I2r（2）外电路为纯电阻电路时：由上式可以看出：即当R=r 时，此时电源效率为：（2）当R>r 时，随R 的增大输出功率减小。

（3）当R<r 时，随R 的增大输出功率增大。

（4）当时，每个输出功率对应2个可能的外电阻R 1和R 2，且（二）“串反并同”定则：在外电路为混联的闭合电路中，讨论因某一电阻发生变化引起电路中各参量的变化时，可采用以下简单的方法：“串反并同”，当某一电阻发生变化时，与它串联的电路上的电流、电压、功率必发生与其变化趋势相反的变化；与它并联的电路上的电流、电压、功率必发生与其变化趋势相同的变化。

《探究闭合电路欧姆定律》说课稿榆林第二实验中学闫明一、说教材1、本节内容《探究闭合电路欧姆定律》是高二物理选修3-1第四章《探究闭合电路欧姆定律》第一节的内容。

本节课是在学习了部分电路欧姆定律、电阻定律、电功和电功率基础上进行的，可说是部分电路欧姆定律的延伸，是分析各种电路（感应电动势的电路、交流电的电路）的基础，是电学的基本规律之一，也是本章的教学重点。

本节我打算共用两个课时完成，这里我要说的是第二课时。

2、在教材中的地位《探究闭合电路欧姆定律》是高二物理选修3-1第四章《探究闭合电路欧姆定律》第一节的内容。

本节课是在学习了部分电路欧姆定律、电阻定律、电功和电功率基础上进行的，可说是部分电路欧姆定律的延伸，是分析各种电路（感应电动势的电路、交流电的电路）的基础，是电学的基本规律之一，也是本章的教学重点。

而且，本节教材展示了物理学科的特点――实验科学，体现了用实验手段研究物理问题的思想方法。

3、对学生实际情况的分析根据以上对该节在教材中地位、作用的理解，高二学生经历了一年多的高中物理学习，已经具有一定的知识基础和认知能力(实验观察能力与逻辑推理能力)，在知识储备（初中学习过部分电路欧姆定律）、实验技能、思维方法方面等都得到一定锻炼，因此教师的恰当引导和师生间默契配合可以帮助学生通过实验探求闭合电路欧姆定律。

4、教学目标①、基础知识技能方面：A.知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。

B.通过实验得出路端电压与电流（或外电阻）的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能从中得出闭合电路欧姆定律及公式。

②、能力方面:A.通过路端电压与外电阻的关系分组随堂实验，培养学生利用实验研究，得出结论的探究物理规律的科学思路和方法。

B.通过研究路端电压与电流关系的公式、图线及图线的物理意义，培养学生用多种方式分析物理问题能力。

③、思想及情感方面:通过亲身实验操作，培养学生实验探索和科学推理的物理思维品质；通过能力训练，培养学生创造性地学习的思维品质，能够变换、创设问题，从中理性地体会物理思维方法。

闭合电路欧姆定律教案第一章：引言1.1 教学目标让学生了解闭合电路的概念。

让学生了解欧姆定律的基本原理。

1.2 教学内容闭合电路的定义和特点。

欧姆定律的表达式及其含义。

1.3 教学方法通过举例和实物展示，让学生理解闭合电路的概念。

通过图形和公式，让学生理解欧姆定律的表达式及其含义。

1.4 教学评估学生能正确回答闭合电路的定义和特点。

学生能正确理解和应用欧姆定律的表达式。

第二章：欧姆定律的基本原理2.1 教学目标让学生了解欧姆定律的发现过程。

让学生了解欧姆定律的实验验证方法。

2.2 教学内容欧姆定律的发现过程。

欧姆定律的实验验证方法。

2.3 教学方法通过讲解和实验，让学生了解欧姆定律的发现过程。

通过实验和数据分析，让学生了解欧姆定律的实验验证方法。

2.4 教学评估学生能了解欧姆定律的发现过程。

学生能通过实验验证欧姆定律。

第三章：欧姆定律的应用3.1 教学目标让学生了解欧姆定律在实际问题中的应用。

让学生学会使用欧姆定律解决实际问题。

3.2 教学内容欧姆定律在电路中的实际应用。

欧姆定律在电器的选择和维修中的应用。

3.3 教学方法通过实例和问题，让学生了解欧姆定律在实际问题中的应用。

通过计算和实验，让学生学会使用欧姆定律解决实际问题。

3.4 教学评估学生能了解欧姆定律在电路中的实际应用。

学生能使用欧姆定律解决实际问题。

第四章：欧姆定律的拓展4.1 教学目标让学生了解欧姆定律的拓展知识。

让学生了解欧姆定律在其他领域中的应用。

4.2 教学内容欧姆定律与其他电学定律的关系。

欧姆定律在现代科技中的应用。

4.3 教学方法通过讲解和举例，让学生了解欧姆定律的拓展知识。

通过讲解和实例，让学生了解欧姆定律在其他领域中的应用。

4.4 教学评估学生能了解欧姆定律与其他电学定律的关系。

学生能了解欧姆定律在现代科技中的应用。

第五章：总结与复习5.1 教学目标让学生总结和回顾闭合电路欧姆定律的知识。

让学生巩固和加深对欧姆定律的理解。

实验探究闭合电路的欧姆定律好嘞，今天我们来聊聊一个有趣又神奇的主题，闭合电路里的欧姆定律。

听起来有点复杂，其实它就像我们生活中的一个小秘密，简单又实用。

想象一下，电流就像是一条小河流淌，而电压就像是河流的水位，电阻就像是河里的石头，水流得越快，电流就越大，水位越高，流动的力量也越强，明白了吗？所以，今天就让我们在这个电路的小世界里随意遨游吧。

我们得准备好一些工具，比如电池、导线和电阻器。

这些东西就像是我们做饭的材料，缺一不可。

把电池的正负极连接起来，导线就像是桥梁，把电流带到需要的地方。

电流开始在电路里流动，嘿，感觉不错吧！这时候，咱们可以在电路中放一个电阻器，就像在水流中放一块石头，水流会受到阻碍，流动的速度就变慢了。

这里的电压、当前流动的电流和电阻的关系就是咱们今天的主角，欧姆定律。

你知道吗，欧姆定律就是这么简单！它告诉我们，电流与电压成正比，与电阻成反比。

换句话说，电流就像你在水里游泳，如果水流太急，你就很难游动；而如果水流慢了，你就能游得轻松自在。

这种关系的公式可以写成 I = V / R，其中 I 是电流，V 是电压，R 是电阻。

想想看，电流就像是你流淌的汗水，电压是你努力的动力，而电阻嘛，就是那些让你有点儿喘不过气来的阻碍。

当你把这些概念放在一起，就能理解为什么在生活中，很多电器的使用都要考虑这些因素。

比如说，家里的电灯，你打开开关，电流立刻开始流动，灯泡亮起来。

这是因为电池提供了电压，而电灯泡的电阻让电流以适当的速度通过。

如果电阻太大，电流就会变得微弱，灯泡就会暗下去；如果电阻太小，电流猛增，可能会导致电器烧坏，真是得不偿失。

让我们再往前一步，深入探讨一下这个电路的世界。

闭合电路就像是一个热闹的派对，所有的电流、导线、电阻，都是派对上的宾客。

每个人都有自己的角色，电池是DJ，负责提供电压，电流是舞者，跟着节奏嗨起来，而电阻就是那几个调皮的朋友，时不时给舞者加点儿难度。

这样的组合，让整个派对充满了生机。

5讲 闭合电路欧姆定律一、闭合电路的欧姆定律 (1)内、外电路①内电路：电源两极（不含两极）以内，如电池内的溶液、发电机的线圈等．内电路的电阻叫做内电阻．②外电路：电源两极，包括用电器和导线等．外电路的电阻叫做外电阻． (2) 闭合电路的欧姆定律①内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比，即I=E/（R+r ）②由E ＝U ＋Ir 可知，电源电势能等于内外压降之和；③适用条件：纯电阻电路 (3)路端电压跟负载的关系 ①路端电压：根据U ＝IR ＝ER/（R ＋r ）＝E/(1+r/R)可知，当R 增大时，U 增大；当R 减小时，U 减小。

表示为U －R 图象如右 ②U 一I 关系图由闭合电路欧姆定律知：U ＝E －Ir , 路端电压随着电路中电流的增大而减小； U 一I 关系图线如图示当电路断路即I ＝0时，纵坐标的截距为电动势E ；当外电路电压为U ＝0时，横坐标的截距I 短=E/r 为短路电流；图线的斜率的绝对值为电源的内电阻． (4).闭合电路的输出功率①功率关系：P 总=EI=U 外I 十U 内I= UI ＋I 2r ，②电源的输出功率与电路中电流的关系:P 出=EI －I 2r 2224E E r I r r ⎡⎤=--+⎣⎦当2EI r=时,电源的输出功率最大，24m EP r=③电源的输出功率与外电路电阻的关系:()2224E P I R R r rR==-+出当R ＝r 时也即I=E/2r 时,电源的输出功率最大, 24m EP r=由图象可知，对应于电源的非最大输出功率P 可以有两个不同的外电阻R l 和R 2，不难证明r =R<r 时，若R 增大，则P 出增大；当R>r 时，若R 增大，则P 出减小．应注意:对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流大小④电源的供电效率 100%100%100%U P R P E R rη=⨯=⨯=⨯+外出总【例1】如图所示，电压表 V l 、V 2串联接入电路中时，示数分别为8 V 和4 V ，当电压表V 2接入电路中时，如图（2）所示，示数为 10 V ，求电源的电动势为多少？解析：当两电压表接入电路时，电路中的电流强度为I l ，当一个电压表接入电路时，电路中的电流强度为I 2，则由图可知I 1=（E 一12）／r= 4／R v2……①I 2=（E －10）／r ＝10／R v2……② （l ）÷（2）后得（E 一12）/（E －10）=4／10 解得 E ＝ 13．3 V点评：还可以根据串联电路的电压分配与电阻成正比列出关系式．（E 一12）／4=r ／R v2和（E －10）／10=r ／R v2，等量代换后，即得E ＝13．3V .【例2】 如图所示，RB = 4Ω，A 、C 、D 是额定电压和额定功率均相同的三个用电器、电源内阻是l Ω．S 闭合后，当变阻器的电阻调为5Ω时，各用电器均正常工作．（1）S 断开后，若仍要各用电器正常工作，变阻器电阻R 应调为多少？ （2）S 闭合和断开时， R B 上的电功率之比P B ∶P B /=？变阻器上消耗的功率之比 P ∶ P /=？解析：（1）在图所示的电路中，A 、C 、D 三个用电器是并联的，且正常工作，其额定功率相等，说明三个用电器的电流均相等，设每个用电器的额定电流为I ， 若S 闭合，有3I ＝（E －U ）／（R B ＋R ＋r ）………① 若 S 断开，则有2I ＝（E －U ）／（R B ＋R x ＋r ）………② 由①、②解得R x = 10Ω（2）在 S 闭合和断开两种情况下，电阻R B 上消耗的电功率之比应为其通过电流的平方比 P B ∶P B /=（3I ／2I ）2=9／4，变阻器上消耗的功率应等于通过的电流平方与电阻乘积之比 P ∶ P /=（3I ／2I ）2×（R ／R x ）＝9／8【例3】在图电路中，直流发电机E=250V ，r ＝3Ω,R 1＝R 2=1Ω，电热器组中装有50只完全相同的电热器，每只电热器的额定电压为 200V ，额定功率为1000W ，其它电阻不计，并且不计电热器电阻随温度的变化．问：（1）当接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作？ （2）当接通几只电热器时，发电机输出功率最大？ （3）当接通几只电热器时，电热器组加热物体最快？（4）当接通几只电热器时，电阻R 1、R 2上消耗的功率最大？ （5）当接通几只电热器时，实际使用的每只电热器中电流最大？解析：不计用电器电阻随温度的变化，则每只电热器的电阻R 0=10002002=40Ω，每只电热器的额定电流I 0=2001000=5A （1） 要使用电器正常工作，必须使电热器两端的实际电压等于额定电压200V ，因此干路电流1225020010311U I A r R R ε--===++++而每只电热器额定电流为5A ，则电热器的只数n 1=10/5=2只（2）要使电源输出功率最大，必须使外电阻等于内电阻，由此可得电热器总电阻为R=r －（R 1＋R 2）=3－（1＋1）=1Ω，故有n 2=R 0/R=40/1=40只（3）要使电热器组加热物体最快，就必须使电热器组得到的电功率最大，把R 1、R 2视为等效（电源）内电阻，则其总电阻为R /＝R 1＋R 2＋r=1＋l ＋3＝5Ω 所以n 3=R 0/R /=40/5=8只，（4）要使R 1、R 2上消耗功率最大，必须使其电流为最大，由此电路中总电阻必须是小．即当50只电热器全接通时，可满足要求．所以n 4=50只．（5）要使实际使用的每只电热器中电流最大．则须使U AB 最大，这样A 、B 间的电阻应最大，所以n 5=1只 【例4】如图所示，直线AOC 为某一电源的总功率P 总随电流i 变化的图线，抛物线OBC 为同一直流电源内部热功率P r 随电流I 变化的图象．若A 、B 对应的横坐标为2A ，那么线段AB 表示的功率及I=2A 时对应的外电阻是（ ）．A ．2W ，0．5Ω；B ．4W ，2Ω；C ．2W ，l Ω；D ．6W ，2Ω； 解析:由图象知，直线OAC 表示电源的P 总－I 的关系，即P 总=E ·I 在C 点，I=3A ， P 总=9W ，所以 E=P 总/I=9/3V=3V 抛物线OBC 表示电源的P r －I 的关系，即P r =I 2 r ， 在C 点，I ＝3A ，Pr=9W ，所以r ＝P r /I 2=9/32=l Ω 根据闭合电路的欧姆定律，当I=2A 时，0.5IrR Iε-==Ω线段AB 表示的功率即电源的输出功率，有PAB=UI=I 2R=22×0．5=2W规律方法1、 两个U －I 图象的比较（1） 路端电压与电流的关系：U ＝E －Ir ，可用图甲表示，图象表示在E 、r 不变的前提下，U 随I 单调递减，U 是I 的一次函数，由图甲说明A. 图中表示电流为I1时，路端电压为U1，对应内电压为U ′B. 过E 点的平行于横轴的虚线表示电流为零时，路端电压不随I 而改变，且始终等于电源电动势，就是理想电源的情况 C. 图线斜率表示电源内阻的大小图中I m 表示外电阻等于零（即短路）时，回路中的电流，即I m ＝E/r(2)一段导体两端的电压与通过的电流关系：U ＝IR ，可用图乙表示。

闭合电路的欧姆定律
通过闭合电路的电流I跟电源的电动势ε成正比，跟电路电阻和电源的内阻和R+r（即闭合电路的总电阻）成反
源以外的电路叫外电路，电源以
内的电路叫内电路。

当电流流过电阻时，电能将转化为热能，而当电流流过电源时，电源中的非静电力作用将其他形式能转化为电能。

从能量守恒定律可以写出εIdt=I2Rdt+I2rdt，
既有区别，又有联系。

当外电阻R →∞时，即外电路开路，电流为零，内电压为零，则路端电压等于电动势。

当R→0时，即电路短路，电流达到
看。

金属中存在着大量的自由电子，自由电子和振动着的晶格原子发生碰撞，碰撞非常频繁，一般情况下，每秒可达1014次。

在无外电场作用下，自由电子在任一方向上的运动几率均相等，因此这些自由电子的运动可看作热运动，其速度矢量以及其平均值都等于零。

如果加上外电场，那么在相邻两次碰撞之间的一般时间内，电场对自由电子起加速作用，这时形成
t为电场对电子加速的时间。

所以金属导体中存在电场时，自由电子的平。