2021学年选修3-1第二章 恒定电流7 闭合电路欧姆定律导学案

闭合电路的欧姆定律（一）

学习目标：

（1）能够推导出闭合电路欧姆定律，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和；

（2）理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达；

（3）掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。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；

教学重点：应用闭合电路欧姆定律进行有关讨论；路端电压与负载的关系。

教学难点：推导闭合电路欧姆定律的过程

预习案

一、知识回顾

1、什么是电源?

2、电源电动势的概念?

二、闭合电路

1.闭合电路的结构：

用导线把电源、用电器连成闭合电路.

外电路:                                         

内电路:                                         

2.闭合电路中的电流

在内、外电路中电流是怎样的？

在外电路中，电流方向由      流向       ，沿电流方向电势        。

在内电路中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由       移到       ，所以电流方向由       流向        ，沿电流方向电势        。

内电路与外电路中的电流        。

三、 闭合电路欧姆定律

1.公式:                        。

2.内容：                                                                 

                                                     。

四、路端电压U与负载R的关系

1、路端电压U与外电阻R的关系式：                             。

探究案

1、设电源电动势为E，内阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I，请推导出闭合电路的欧姆定律表达式。

2、闭合电路的欧姆定律与初中学过的U = IR 相同与不同之处有哪些？闭合电路的欧姆定律的适用范围？

3、根据欧姆定律，外电路两端的电势降落为U外=IR，习惯上称为                 ，内电路的电势降落为U内=Ir，代入E =IR + Ir，得                     。

4、路端电压U与外电阻R的关系式：                   。

(1)当外电路断路时，电流，外电压，内电压为多大？

(2)外电路短路时，电流，外电压，内电压为多大？

(3)若电源内阻为0时，=       ，I=      ，

2.7   闭合电路的欧姆定律（二）

学习目标

（1）理解路端电压与负载的关系，并能用来分析、计算有关问题。

（2）熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。

重点：应用闭合电路的欧姆定律解决实际问题，应用路端电压与负载的关系解决实际问题。

难点：应用闭合电路的欧姆定律解决实际问题。

预习案

1、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？

2、如图，R＝0.8Ω当开关S断开时电压表的读数为1.5V；当开关S闭合时电压表的读数为1.2V，则该电源的电动势和内电阻分别为多少?

探究案

探究1、设电源的电动势E=3V，内阻r=2Ω。请根据路端电压与负载的关系式U=E-Ir,以U为纵坐标，I为横坐标，作出U与I关系的函数图象，并讨论以下问题。

（1）外电路断开的状态对应于图中的那个点？这时路端电压与电动势的关系？

（2）电源短路对应于图中的那个点？怎样读出这时电流的大小？

（3）图象斜率的绝对值表示电源的          ，内阻越大，图线倾斜得越厉害。

探究2、关于电源的功率问题

(1)如图所示，电阻R与电源构成的一个闭合电路．电源的电动势为E，路端电压为U外,内电路的电势降落为U内，电路中的电流为I,内电阻r，

①、求电源消耗的总功率P总的表达式（分析不同表达形式的特点）？

②、电源的输出功率（即外电路消耗的功率）P出的表达式？电源内阻的功率P内的表达式（分析不同表达形式的特点）？

③、电源的效率η的表达式（分析不同表达形式的特点）？

特别提示：若外电路是纯电阻电路，部分电路的欧姆定律适用：R = U/I。若外电路是非纯电阻电路，欧姆定律不适用：即R≠U/I。

探究3、运用闭合电路的欧姆定律分析电路

例题1、如图所示，当滑动变阻器的触点向左移动时，

电流表、电压表的示数怎样变化？

分析：①当滑动变阻器的滑动触点向左移动时，电阻R3变大，

外电路总电阻变大。根据闭合电路的欧姆定律，电路总电流I

减小，所以路端电压U增大，即电压表示数增大。

②电流表的示数是滑动变阻器中的电流，由于其电压、电阻都变化，难以判断其电流变化。根据串、并联电路的特点：U = U1+U2,I = I1+I2,作判断。

由于总电流I减小，电阻R1上的电压U1减小，而总电压是增大的，这样电阻R2两端的电压U2增大，R2中的电流I2增大，所以，R3中的电流I3减小，即电流表示数减小。

小结：电路中任一局部发生变化，将引起各处的电流和电压的变化。判断这类问题，可以先从局部的变化推出总电流、路端电压的变化，再根据串。并连电路的特点以及部分电路欧姆定律作出相应的判断。

变式训练1、如图5所示，A灯和B灯的电阻相同，当滑动变阻器R的滑动片P向上滑动时，两灯亮度变化是                                        （    ）

A、A灯变亮，B灯变亮

B、A灯变暗， B灯变亮

C、A灯变暗，B灯变暗

D、A灯变亮，B灯变暗