高中物理选修3-1第二章 直流电路 4. 《电源电动势和内电阻 闭合电路欧姆定律》教学课件

选修3-1 第二章 直流电路
闭合电路欧姆定律
一.电路结构
内电路
外电路
二．内电路（电源）
1．电源的作用 （1）电学作用：在外电路两端维持电压，使电路 中产生电流。 思考1：电流在外电路中是从 电 势流向 电势，在内电路中呢？
思考2：只在电学作用下，电流能否从低电势流向 高电势。 非静电力：电源内部，将电流从负极搬运到正极的 作用。
（3）能量关系：
非纯电阻
外电路
P外＝U外i 纯电阻
总电功率：
PE＝εi
内电路
P外＝U外I＝i2R P内＝U内i＝i2r
能量关系小结：： εi＝U外i＋U内i
ε ＝ U外 ＋ U内
（1）纯电阻电路：
ε＝U外＋U内＝i（R+r）
（2）非纯电阻电路： ε＝U外＋U内＝U外＋ir
3．闭合电路欧姆定理： 对纯电阻电路而言，闭合电路里的电流跟 电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成 反比。
③单位：伏特 V ④特点：标量
三．闭合电路欧姆定律 1． 闭合电路的组成
外电路 闭合电路 内电路
纯电阻 非纯电阻 纯电阻
内电路电阻一般用r表示
2． 闭合电路相关参量分析： （1）电流关系： 内、外电流处于串联状态，电流相等。 I内 ＝ I外 （2）电压关系： 外电压：U外（路端电压） 内电压：U内＝ir
式①仅对纯电阻电路适用，式②对任何电路均适用。
4． 闭合电路中的几个重要关系 ①外电阻对电流的影响
②外电阻对路端电压的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ响
③路端电压与电流的关系 图线中与纵、横轴交点分 别表示电动势E和短路电 流 I短 。 斜率表示内阻大小
U E r tg I I
电源

②图象法
1、建立坐标系、描点．纵轴表示电压，横轴 表示电流，取合适的标度，使所描坐标点绝大部 分分布在坐标纸上；
2．根据描出的坐标点作出U－I图像，并延长与 两坐标轴相交．
3．测算电动势和内电阻，准确 读出 U－I 图线与纵轴和横轴的交 点坐标，即读出 E 和 I 短，进一步算 出内阻 r＝IE短＝ΔΔUI ，如图所示．
2.本实验在电键闭合前，变阻器电阻 调至最大值
3．在实验中不要将I调得过大，每次 读完U和I的数据后应立即断开电源，以 免干电池在大电流放电时极化现象严重， 使得E和r明显变化．
4．在画U－I图线时，要使尽可能多的 点落在这条直线上．不在直线上的点应对 称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直 线较远的点，以减小偶然误差．
2.10实验：测定电源电动势和内阻
1、闭合电路欧姆定律
I E Rr
复 习
2、电源电动势与内、外电压关系
E U外 U内 U Ir
U/V
E
由U =E -Ir 可知，U
回 是I 的一次函数。
顾0
I短 I/A
（1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势E
（2）图象在横轴上的截距为短路电流I短
（3）图象斜率的绝对值为电源内阻 r
其他方法一：电阻箱和电流表测定法
方法 2.安阻法：由 E＝IR＋Ir 知，只要用电流表和电阻箱测出 I、R 的两组数据，列出关于 E、r 的两个方程，从而解出 E、r，电 路如图所示．
E=I 1(R1+r) E=I2 (R2+r)
题型 2 用安阻法测电源的电动势和内阻 【例 2】 要测定某电源的电动势和内阻，某同学按如图所示 的电路图连接好电路并进行如下操作： (1)闭合开关 S，多次调节电阻箱的阻值，并记录下每次的电阻 值 R 及对应的电流表 A 的示数 I(电流表的内阻很小，可忽略不计)；

(2)电压由电源、导体电阻和电路的连接方
式共同决定。
电动势只由电源本身决定，与外电路无
(3)电压、电势差、电压降、电压损失是一
关。
个物理量的几种不同形式的说法？
一、电源的电动势和内阻
5.电源的内阻
外电路：电源外部的电路，包括用电
器、导线等
外电阻：外电路的总电阻.
内电路：电源内部的电路.
内电阻：内电路的电阻，即电源的内
R1
阻的方法
1
R1
阻。
1
R2
S
2
E r
R2
S
2
A
V
E r
如果没有电流表，只有电压表，如
何设计实验测量电源的内阻和电动势
【例5】如图所示，图线a是某一蓄电池组
的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电
阻的伏安特性曲线．若已知该蓄电池组的内阻为
2.0Ω，则这只定值电阻的阻值为______Ω。现有
4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干
=
(R外-r)2
外
+4r
R
+r)2
2
E
P出m=4r
当R外=r时,P出最大，且最
外
【例2】如图所示电路，电源电动势为1.5V，
内阻为0.12Ω ，外电路的电阻为1.38Ω ，
求电路中的电流和路端电压。
1A，1.38 V
【例3】已知如图，E =6V，r
=4Ω，R1=2Ω，R2的变化范围是0－10Ω。
之增大
②当外电路断开时, R外=∞,
U在电源末接入电路的情况下，用电压表直接测量电池
外=E
两极所得到的数值，近似等于电源电动势的大小
E=0,I短=

高二物理（选修3-1）知识点梳理第一章静电场第1节电荷电荷守恒定律1、摩擦起电：通过摩擦使物体带电的方法称为摩擦起电实质：不同物质的原子核对电子的束缚能力不同，从而在摩擦时导致电子的不均匀分配将与丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷命名为正电荷将与毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷命名为负电荷2、电荷性质：带电体有吸引轻小物的性质同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引3、电荷量：电荷的多少叫做电荷量，简称电量，单位：库仑C最小的电荷量叫做元电荷，用e表示e=1.60×10-19C，即为电子的电量4、材料不相同的两个物体摩擦起电后各自所带电量必定等值异号5、电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分6、静电感应与感应起电当带电体向另一个不带电的物体靠近而不接触时，由于静电相互作用力而使其中的电荷发生定向移动后不均匀分布而带上电荷的现象称为静电感应。

以静电感应的方式使物体带电的方法称为感应起电。

7、验电器：用来检验物体是否带电的仪器，其原理是同种电荷相互排斥。

第2节 库仑定律1、点电荷：当研究的总量与带电体本身的形状大小以及电荷分布情况关系不大时，可以把抽象成一个带电的点，称为点电荷。

．两带电体的距离远大于带电体的尺寸，带电体就可视为点电荷．2、库仑定律⑴内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力的大小，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向沿着它们的连线．⑵表达式：221r Q Q kF = (其中k ＝9.0×109 N ·m 2/C 2，叫静电力常量)⑶适用条件：①.真空； ②点电荷．第3节 电场 电场强度和电场线1、电场⑴定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质．⑵基本性质：对放入其中的电荷有力的作用．2、电场强度⑴定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F 与它的电荷量q 的比值，叫做该点的电场强度．⑵定义式：q F E =单位：N/C注：电场中某点场强的大小和方向与该点放不放电荷及所放电荷的大小和电性无关，由电场本身决定．⑶矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度的方向．⑷真空中点电荷场强的计算式： 2r Q k E = (其中Q 叫做场源电荷)． ⑸电场的叠加：空间同时存在几个电场时，空间某点的场强等于各电场在该点的场强的矢量和，电场强度的叠加遵循平行四边形定则．3、电场线1）定义：画在电场中有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度的方向 2）电场线的特征⑴电场线是人们为了形象的描绘电场而想象出的一些线，客观并不存在．⑵切线方向表示该点场强的方向，也是正电荷的受力方向．⑶疏密程度表示该处电场强度的大小．⑷从正电荷出发到负电荷终止，或从正电荷出发到无穷远处终止，或者从无穷远处出发到负电荷终止．⑸没有画出电场线的地方不一定没有电场⑹匀强电场的电场线平行且距离相等．⑺顺着电场线方向，电势越来越低．⑻电场线的方向是电势降落陡度最大的方向，电场线跟等势面垂直．⑼电场线永不相交也不闭合．⑽电场线不是电荷运动的轨迹．3）几种常见电场的电场线分布：点电荷的电场线分布相互靠近的等量异种点电荷的电场点电荷与带电平板间的电场平行板电容器的电场第4节 电势能 电势与电势差一、电场力做功的特点1、在电场中移动电荷时，电场力做功与路径无关，只与始末位置有关（与重力相似）。