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高中第二节 闭合电路的欧姆定律教学ppt课件
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这是一份高中第二节 闭合电路的欧姆定律教学ppt课件，共45页。PPT课件主要包含了内容索引，课前篇自主预习，课堂篇探究学习，学习目标，思维导图，答案AD，答案BD等内容，欢迎下载使用。
1.了解电路元器件,知道各种元器件在电路中的作用.(物理观念)2.知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置,知道电动势的定义式.(物理观念)3.理解闭合电路的欧姆定律,掌握其内容及公式.(物理观念)4.会分析路端电压与负载的关系.(科学思维)
【必备知识】一、常见的电路元器件1.常见的元器件有:电阻器、电感器、电容器和二极管.2.电路:将需要的元器件装配在同一个电路板上,再通过金属导线将各个元器件连接组成闭合回路,当输入端接入电源时,电子在闭合回路中循环流动,这个闭合回路称为电路.3.电感器具有“通直流阻交流”的作用,电容器具有“通交流隔直流”的作用.
想一想观察如图所示的电路,回答以下问题.(1)闭合开关S1、S2、S3,双刀双掷开关接直流电源,S2'断开时三个灯泡有什么实验现象?(2)闭合开关S1、S2、S3,双刀双掷开关接交流电源,S2'断开和闭合时三个灯泡有什么实验现象?提示 (1)L1、L3发光,L2不发光.(2)S2'断开和闭合,L1、L3不受影响,L2都能发光,但S2'闭合时L2更亮.
二、电动势1.非静电力(1)非静电力的作用:把正电荷在电源内部由负极搬运到正极,在该过程中非静电力做功,将其他形式的能转化为电能.(2)非静电力的来源:在化学电池中是化学作用,在一般发电机中是电磁作用.2.电动势(1)概念:电源电动势在数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压.(2)公式: .(3)单位:伏特,用符号“V”表示.(4)物理意义:电动势的大小反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领.
想一想电源中非静电力的作用是什么?提示 在电源中,非静电力做功,把一定数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极,使电荷的电势能增加,从而把其他形式的能转化为电能.
三、研究闭合电路欧姆定律1.内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比.
四、路端电压与负载的关系1.路端电压与外电阻的关系:结论:①R增大→U外 增大 ;②外电路断路时U外=E;③外电路短路时U外=0.2.路端电压与电流关系(1)公式:U外= E-Ir .(2)图像(U-I图像):如图所示是一条倾斜的直线,该直线与纵轴交点的坐标表示电动势E ,斜率的绝对值表示电源内阻r.
【自我检测】1.判断正误,判断结果为错误的小题请说明原因.(1)电阻器的阻值都是固定的.( )解析 滑动变阻器的阻值可以变化.答案 ×(2)电感器具有“通直流阻交流”的作用.( )答案 √(3)电容器具有“通直流隔交流”的作用.( )解析 电容器具有“通交流隔直流”的作用.答案 ×
(4)电源只能把电能转化为其他形式的能.( )解析 电源工作时把电源内部其他形式的能量转化成电能.答案 ×(5)电源的电动势越大,电源内部非静电力做功的本领越大.( )答案 √(6)闭合电路的电流跟内、外电路电阻之和成反比.( )答案 √
2.如图所示的电路中,把R由2 Ω改为6 Ω时,电流减小为原来的一半,则电源的内电阻应为( )A.4 ΩB.8 ΩC.6 ΩD.2 Ω解析 根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r),当R=2 Ω时,E=I(2 Ω+r);当R=6 Ω时,E= (6 Ω+r),解得r=2 Ω,故选D.答案 D
【问题情境】如图所示是闭合电路中电势升降的一个比喻.请思考图中左边的升降机在闭合电路中相当于哪个元件?升降机对人做功相当于闭合电路中的什么力做功?要点提示 升降机相当于电源,升降机对人做功相当于闭合电路中非静电力对电荷做功.
【知识归纳】1.对电动势的理解电动势的大小由电源自身的特性决定,与电源的体积无关,与外电路无关.不同电源的电动势一般不同.
2.电源电动势与电势差的比较
3.电池的串联n个完全相同的电池串联时,总电动势:E总=nE,总内阻:r总=nr.
【典例剖析】例1将电动势为3 V的电源接入电路中,测得电源两极间的电压为2.4 V.当电路中有6 C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.
解析 由电动势的定义可知,在电源内部非静电力每移送1 C电荷,有3 J其他形式的能转化为电能;可认为在电源中,非静电力移送电荷做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能;在电路中,静电力移送电荷做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能.(1)W=Eq=3×6 J=18 J,电源中共有18 J其他形式的能转化为电能.(2)W1=U1q=2.4×6 J=14.4 J,外电路中共有14.4 J电能转化为其他形式的能.(3)内电压U2=E-U1=3 V-2.4 V=0.6 V,所以W2=U2q=0.6×6 J=3.6 J,内电路中共有3.6 J电能转化为其他形式的能.答案 (1)18 J (2)14.4 J (3)3.6 J
规律方法 (1)电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量,即非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多,电动势越大.(2)公式 中W为非静电力做的功,而E的大小与W、q无关.
变式训练 1(多选)铅蓄电池的电动势为2 V,这表示( )A.电路中每通过1 C的电荷量,电源把2 J的化学能转变为电能B.铅蓄电池断开时两极间的电压为2 VC.铅蓄电池能在1 s内将2 J的化学能转变成电能D.铅蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大
解析 根据电动势的定义和表达式 ,非静电力移动1 C电荷量所做的功W=qE=1×2 J=2 J,由功能关系可知有2 J的化学能转化为电能,A正确,C错误;路端电压U=E-Ir,铅蓄电池断开时I=0,所以U=E=2 V,B正确;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, 因E蓄电池=2 V>E干电池=1.5 V,故D正确.答案 ABD
【问题情境】用电压表分别测量新干电池和旧干电池两极板的电压,会发现示数近似相等,但是若将新旧干电池分别对同一规格的灯泡供电,灯泡的亮度差别却非常大,这是为什么呢?
要点提示 旧电池内阻大,使得电路中电流减小.
【知识归纳】1.闭合电路中的几个关系式
要点笔记(1)外电路短路时电路中电流较大,为防止将电源、电路烧坏或引发火灾事故,一般不允许这种情况发生.(2)外电路含有非纯电阻元件(如电动机)时,不能直接用欧姆定律解决电流问题,可以根据串、并联电路特点或能量守恒定律列式计算.
【典例剖析】例2如图所示的电路中,当S闭合时,电压表和电流表(均为理想电表)的示数为1.6 V和0.4 A.当S断开时,它们的示数各改变0.1 V和0.1 A,求电源的电动势和内电阻.
解析 当S闭合时,R1、R2并联接入电路,当S断开时,只有R1接入电路,此时路端电压增大、干路电流减小.当S闭合时,由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,即1.6 V=E-r·0.4 A当S断开时,只有R1接入电路,由闭合电路欧姆定律得U'=E-I'r,即1.6 V+0.1 V=E-r·(0.4 A-0.1 A)联立解得E=2 V,r=1 Ω.答案 2 V 1 Ω
规律方法 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相应电路的电压和电流.
变式训练 2如图所示的电路中,当开关S接a点时,额定电压为4 V、电阻为2 Ω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5 V.求:(1)电阻R的阻值;(2)电源的电动势和内阻.
当开关S接b时,U2=5 V,I2=1 A根据闭合电路的欧姆定律得E=U1+I1r,E=U2+I2r联立解得E=6 V,r=1 Ω.答案 (1)5 Ω (2)6 V 1 Ω
【问题情境】用导线把旧干电池组、电流表、电压表、两只相同的小灯泡、开关等按如图所示电路连接.闭合开关S和S1,观察小灯泡L1的亮度,并记下电流表和电压表的示数.再闭合开关S2,观察小灯泡L1的亮度如何变化,电流表和电压表的示数如何变化.请结合闭合电路欧姆定律,分析发生以上变化的原因.
要点提示 当闭合开关S2后,小灯泡L1变暗,电流表示数增大,电压表示数减小.当闭合开关S2时,小灯泡L1和L2并联,电路总电阻减小,总电流增大,由U=E-Ir可知,电源的路端电压减小,灯泡L1变暗.
【知识归纳】1.路端电压与负载的关系:U=E-Ir= ,随着外电阻增大,路端电压增大;当外电路断路时(外电阻无穷大),路端电压U=E;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:U=E-Ir.
3.电源的U-I图像:如图所示是一条倾斜的直线,图像中U轴截距E表示电源电动势,I轴截距I0表示短路电流,斜率的绝对值表示电源的内阻.
【典例剖析】例3(多选)如图所示为某一电源的U-I图像,由图可知( )A.电源电动势为2 VB.电源内阻为 ΩC.电源短路时电流为6 AD.电路路端电压为1 V时,电路中电流为5 A
变式训练 3(多选)A、B两电源分别供电时其路端电压与电流的关系图线如图所示,则下述说法正确的是( )A.电源电动势EA=EBB.电源内阻rA=rBC.电源A的短路电流为0.2 AD.电源B的短路电流为0.3 A
1.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,则路端电压为零解析 路端电压U=IR=E-Ir,因为I增大是通过R减小实现的,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,路端电压等于E,选项D错误.答案 C
2.(多选)如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像,则下列说法中正确的是( )A.电动势E1=E2,短路电流I1>I2B.电动势E1=E2,内阻r1>r2C.电动势E1>E2,内阻r1
3.如图所示,电源的内阻不能忽略,当电路中点亮的电灯的数目增多时,下面说法正确的是( )A.外电路的总电阻逐渐变大,电灯两端的电压逐渐变小B.外电路的总电阻逐渐变大,电灯两端的电压不变C.外电路的总电阻逐渐变小,电灯两端的电压不变D.外电路的总电阻逐渐变小,电灯两端的电压逐渐变小
解析 由题图可知,电灯均为并联;当点亮的电灯数目增多时,并联的支路增多,由并联电路的电阻规律可知,外电路总电阻减小,由闭合电路欧姆定律知,干路电流增大,则内电压增大,故路端电压减小,电灯两端的电压变小,故D正确.答案 D
1.了解电路元器件,知道各种元器件在电路中的作用.(物理观念)2.知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置,知道电动势的定义式.(物理观念)3.理解闭合电路的欧姆定律,掌握其内容及公式.(物理观念)4.会分析路端电压与负载的关系.(科学思维)
【必备知识】一、常见的电路元器件1.常见的元器件有:电阻器、电感器、电容器和二极管.2.电路:将需要的元器件装配在同一个电路板上,再通过金属导线将各个元器件连接组成闭合回路,当输入端接入电源时,电子在闭合回路中循环流动,这个闭合回路称为电路.3.电感器具有“通直流阻交流”的作用,电容器具有“通交流隔直流”的作用.
想一想观察如图所示的电路,回答以下问题.(1)闭合开关S1、S2、S3,双刀双掷开关接直流电源,S2'断开时三个灯泡有什么实验现象?(2)闭合开关S1、S2、S3,双刀双掷开关接交流电源,S2'断开和闭合时三个灯泡有什么实验现象?提示 (1)L1、L3发光,L2不发光.(2)S2'断开和闭合,L1、L3不受影响,L2都能发光,但S2'闭合时L2更亮.
二、电动势1.非静电力(1)非静电力的作用:把正电荷在电源内部由负极搬运到正极,在该过程中非静电力做功,将其他形式的能转化为电能.(2)非静电力的来源:在化学电池中是化学作用,在一般发电机中是电磁作用.2.电动势(1)概念:电源电动势在数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压.(2)公式: .(3)单位:伏特,用符号“V”表示.(4)物理意义:电动势的大小反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领.
想一想电源中非静电力的作用是什么?提示 在电源中,非静电力做功,把一定数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极,使电荷的电势能增加,从而把其他形式的能转化为电能.
三、研究闭合电路欧姆定律1.内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比.
四、路端电压与负载的关系1.路端电压与外电阻的关系:结论:①R增大→U外 增大 ;②外电路断路时U外=E;③外电路短路时U外=0.2.路端电压与电流关系(1)公式:U外= E-Ir .(2)图像(U-I图像):如图所示是一条倾斜的直线,该直线与纵轴交点的坐标表示电动势E ,斜率的绝对值表示电源内阻r.
【自我检测】1.判断正误,判断结果为错误的小题请说明原因.(1)电阻器的阻值都是固定的.( )解析 滑动变阻器的阻值可以变化.答案 ×(2)电感器具有“通直流阻交流”的作用.( )答案 √(3)电容器具有“通直流隔交流”的作用.( )解析 电容器具有“通交流隔直流”的作用.答案 ×
(4)电源只能把电能转化为其他形式的能.( )解析 电源工作时把电源内部其他形式的能量转化成电能.答案 ×(5)电源的电动势越大,电源内部非静电力做功的本领越大.( )答案 √(6)闭合电路的电流跟内、外电路电阻之和成反比.( )答案 √
2.如图所示的电路中,把R由2 Ω改为6 Ω时,电流减小为原来的一半,则电源的内电阻应为( )A.4 ΩB.8 ΩC.6 ΩD.2 Ω解析 根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r),当R=2 Ω时,E=I(2 Ω+r);当R=6 Ω时,E= (6 Ω+r),解得r=2 Ω,故选D.答案 D
【问题情境】如图所示是闭合电路中电势升降的一个比喻.请思考图中左边的升降机在闭合电路中相当于哪个元件?升降机对人做功相当于闭合电路中的什么力做功?要点提示 升降机相当于电源,升降机对人做功相当于闭合电路中非静电力对电荷做功.
【知识归纳】1.对电动势的理解电动势的大小由电源自身的特性决定,与电源的体积无关,与外电路无关.不同电源的电动势一般不同.
2.电源电动势与电势差的比较
3.电池的串联n个完全相同的电池串联时,总电动势:E总=nE,总内阻:r总=nr.
【典例剖析】例1将电动势为3 V的电源接入电路中,测得电源两极间的电压为2.4 V.当电路中有6 C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.
解析 由电动势的定义可知,在电源内部非静电力每移送1 C电荷,有3 J其他形式的能转化为电能;可认为在电源中,非静电力移送电荷做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能;在电路中,静电力移送电荷做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能.(1)W=Eq=3×6 J=18 J,电源中共有18 J其他形式的能转化为电能.(2)W1=U1q=2.4×6 J=14.4 J,外电路中共有14.4 J电能转化为其他形式的能.(3)内电压U2=E-U1=3 V-2.4 V=0.6 V,所以W2=U2q=0.6×6 J=3.6 J,内电路中共有3.6 J电能转化为其他形式的能.答案 (1)18 J (2)14.4 J (3)3.6 J
规律方法 (1)电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量,即非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多,电动势越大.(2)公式 中W为非静电力做的功,而E的大小与W、q无关.
变式训练 1(多选)铅蓄电池的电动势为2 V,这表示( )A.电路中每通过1 C的电荷量,电源把2 J的化学能转变为电能B.铅蓄电池断开时两极间的电压为2 VC.铅蓄电池能在1 s内将2 J的化学能转变成电能D.铅蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大
解析 根据电动势的定义和表达式 ,非静电力移动1 C电荷量所做的功W=qE=1×2 J=2 J,由功能关系可知有2 J的化学能转化为电能,A正确,C错误;路端电压U=E-Ir,铅蓄电池断开时I=0,所以U=E=2 V,B正确;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, 因E蓄电池=2 V>E干电池=1.5 V,故D正确.答案 ABD
【问题情境】用电压表分别测量新干电池和旧干电池两极板的电压,会发现示数近似相等,但是若将新旧干电池分别对同一规格的灯泡供电,灯泡的亮度差别却非常大,这是为什么呢?
要点提示 旧电池内阻大,使得电路中电流减小.
【知识归纳】1.闭合电路中的几个关系式
要点笔记(1)外电路短路时电路中电流较大,为防止将电源、电路烧坏或引发火灾事故,一般不允许这种情况发生.(2)外电路含有非纯电阻元件(如电动机)时,不能直接用欧姆定律解决电流问题,可以根据串、并联电路特点或能量守恒定律列式计算.
【典例剖析】例2如图所示的电路中,当S闭合时,电压表和电流表(均为理想电表)的示数为1.6 V和0.4 A.当S断开时,它们的示数各改变0.1 V和0.1 A,求电源的电动势和内电阻.
解析 当S闭合时,R1、R2并联接入电路,当S断开时,只有R1接入电路,此时路端电压增大、干路电流减小.当S闭合时,由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,即1.6 V=E-r·0.4 A当S断开时,只有R1接入电路,由闭合电路欧姆定律得U'=E-I'r,即1.6 V+0.1 V=E-r·(0.4 A-0.1 A)联立解得E=2 V,r=1 Ω.答案 2 V 1 Ω
规律方法 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相应电路的电压和电流.
变式训练 2如图所示的电路中,当开关S接a点时,额定电压为4 V、电阻为2 Ω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5 V.求:(1)电阻R的阻值;(2)电源的电动势和内阻.
当开关S接b时,U2=5 V,I2=1 A根据闭合电路的欧姆定律得E=U1+I1r,E=U2+I2r联立解得E=6 V,r=1 Ω.答案 (1)5 Ω (2)6 V 1 Ω
【问题情境】用导线把旧干电池组、电流表、电压表、两只相同的小灯泡、开关等按如图所示电路连接.闭合开关S和S1,观察小灯泡L1的亮度,并记下电流表和电压表的示数.再闭合开关S2,观察小灯泡L1的亮度如何变化,电流表和电压表的示数如何变化.请结合闭合电路欧姆定律,分析发生以上变化的原因.
要点提示 当闭合开关S2后,小灯泡L1变暗,电流表示数增大,电压表示数减小.当闭合开关S2时,小灯泡L1和L2并联,电路总电阻减小,总电流增大,由U=E-Ir可知,电源的路端电压减小,灯泡L1变暗.
【知识归纳】1.路端电压与负载的关系:U=E-Ir= ,随着外电阻增大,路端电压增大;当外电路断路时(外电阻无穷大),路端电压U=E;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:U=E-Ir.
3.电源的U-I图像:如图所示是一条倾斜的直线,图像中U轴截距E表示电源电动势,I轴截距I0表示短路电流,斜率的绝对值表示电源的内阻.
【典例剖析】例3(多选)如图所示为某一电源的U-I图像,由图可知( )A.电源电动势为2 VB.电源内阻为 ΩC.电源短路时电流为6 AD.电路路端电压为1 V时,电路中电流为5 A
变式训练 3(多选)A、B两电源分别供电时其路端电压与电流的关系图线如图所示,则下述说法正确的是( )A.电源电动势EA=EBB.电源内阻rA=rBC.电源A的短路电流为0.2 AD.电源B的短路电流为0.3 A
1.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,则路端电压为零解析 路端电压U=IR=E-Ir,因为I增大是通过R减小实现的,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,路端电压等于E,选项D错误.答案 C
2.(多选)如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像,则下列说法中正确的是( )A.电动势E1=E2,短路电流I1>I2B.电动势E1=E2,内阻r1>r2C.电动势E1>E2,内阻r1
3.如图所示,电源的内阻不能忽略,当电路中点亮的电灯的数目增多时,下面说法正确的是( )A.外电路的总电阻逐渐变大,电灯两端的电压逐渐变小B.外电路的总电阻逐渐变大,电灯两端的电压不变C.外电路的总电阻逐渐变小,电灯两端的电压不变D.外电路的总电阻逐渐变小,电灯两端的电压逐渐变小
解析 由题图可知,电灯均为并联;当点亮的电灯数目增多时,并联的支路增多,由并联电路的电阻规律可知,外电路总电阻减小,由闭合电路欧姆定律知,干路电流增大,则内电压增大,故路端电压减小,电灯两端的电压变小,故D正确.答案 D
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