粤教版 (2019)第一节 常见的电路元器件课文配套ppt课件

第一节　常见的电路元器件

第二节　闭合电路的欧姆定律

[核心素养·明目标]

知识点一　识别几种常见元器件

1．电阻器

(1)分为阻值固定的电阻器和阻值可变的电阻器。

(2)在电路图中，用字母“R”及符号“”表示。

2．电感器

(1)由绝缘导线绕成，通过电磁感应能把外部电路的电能储存在电感器内部的磁场中。

(2)在电路图中用字母“L”及符号“”或“”表示。

3．二极管

(1)在电路中，它只允许电流由单一方向通过，反向时阻断。

(2)在电路图中，用字母“D”及符号“”表示，箭头表示正向电流的方向。

知识点二　电动势

1．闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。

2．非静电力的作用：在电源内部，非静电力把正电荷从负极搬运到正极，在该过程中非静电力做功，使电荷的电势能增加，将其他形式的能量转化为电势能。

3．电动势：

(1)定义：在电源内部，非静电力把正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功W与被移送电荷q的比值。

(2)公式：E＝。

(3)单位：伏特，简称：伏，符号：V。

(4)物理意义：反映电源非静电力做功本领大小的物理量。

(5)影响电动势大小的因素有：①。

①非静电力的性质　②电源的体积

③外电路结构　④电源的新旧程度

　(1)电动势的单位与电压的单位相同，但是两者是截然不同的两个概念。

(2)电源搬运电荷的过程就是克服静电力做功的过程，是将其他形式的能转化为电能的过程。

1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大。 (√)

(2)电动势的大小等于电源两极间的电压。 (×)

知识点三　闭合电路欧姆定律

1．内阻：通常在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫作内阻。

2．闭合电路的电势：

(1)在外电路中沿电流方向电势降低(选填“升高”或“降低”)。

(2)在内电路中沿电流方向电势升高(选填“升高”或“降低”)。

3．闭合电路欧姆定律：

(1)内容：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比。

(2)表达式：I＝。

(3)适用条件：外电路为纯电阻电路。

　外电路与内电路中电流的方向是一致的，外、内电路构成了闭合回路。

2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)在闭合回路中电流总是从高电势流向低电势。 (×)

(2)闭合电路欧姆定律I＝的应用是有条件的。 (√)

知识点四　路端电压与负载的关系

1．负载和路端电压：负载是外电路中的用电器，路端电压是外电路的电压。

2．路端电压U与电流I的关系：

(1)路端电压U与电流I的函数关系式：U＝E－Ir。

(2)U­I图像：如图所示，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻。

3．路端电压与外电阻的关系：当R增大时，路端电压U增大，当R减小时，路端电压U减小。

4．两种特殊情况：

(1)当外电路断路时，外电阻R为无穷大，I为零，Ir也为零，可得U＝E，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势的大小。

(2)当外电路短路时，外电阻R＝0，此时电路中的电流最大，即Im＝，路端电压为零。

　闭合电路欧姆定律可由能量守恒定律推导出来，所以闭合电路欧姆定律体现了电路中的能量转化与守恒。

3：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

外电路断路时，电源两端的电压就是电源电动势。 (×)

4：填空

一台发电机用0.5 A的电流向外输电，在1 min内有180 J的机械能转化为电能，则发电机的电动势为6 V。

考点1　对电动势的理解

1．对电动势的理解

(1)电动势的物理意义：它反映了电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，是电源的属性，与电源的体积、外电路无关。

(2)电动势的粗略测量：E的数值等于没有接入外电路时电源正负两极间的电压，可以用阻值较大的电压表直接接在电源正、负极两端粗略测量，其示数近似为电源电动势E。

2．电动势与电压的区别

【典例1】　下面对电源电动势概念的认识正确的是(　　)

A．电源电动势等于电源两极间的电压

B．在闭合电路中，电动势等于内、外电压之和

C．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，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

思路点拨：(1)电动势与电压虽然单位相同，但含义不同。

(2)电路闭合：E＝U内＋U外。

B　[电源电动势在数值上等于电路开路时电源正、负极间的电压，电路闭合时由于存在内电压，此时电源两极间的电压小于电源电动势，故A错误；在闭合电路中，电动势等于内、外电压之和，故B正确；电源电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，即在电路中通过一定电荷量时，电源提供的电能越多，电动势越大，并不是电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势越大，因为转化的能量除与电动势有关外，还与所经历的时间、用电情况有关，故C错误；电动势和电势差意义不同，电势差是表示把电能转化为其他形式的能的本领的物理量，故D错误。]

理解电动势的三点注意

(1)电动势由电源本身决定，与外电路无关。

(2)电动势是标量，但有方向，物理学中规定方向为由负极经电源内部指向正极，即电源内部电流的方向。

(3)电源的内部也有电阻(即内电阻)，当电流经电源内部时也有电压降落(即内电压)。

[跟进训练]

1．(多选)关于电源的电动势，下面说法正确的是(　　)

A．在电源内部其他形式的能转化为电能

B．电动势在数值上等于电路中通过1 C电荷量时电源提供的总能量

C．电源的电动势跟电源的体积有关，跟外电路有关

D．电动势有方向，因此电动势是矢量

AB　[电源是通过内部非静电力做功，将其他形式的能转化为电能的装置，A正确；根据W非＝Eq可知，电动势在数值上等于电路中通过1 C电荷量时电源提供的总能量，B正确；电源的电动势跟电源的体积无关，跟外电路无关，C错误；电动势有方向，但电动势是标量，D错误。]

考点2　闭合电路的理解及应用

1．闭合电路的组成

2．闭合电路欧姆定律的表达形式

【典例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)的示数分别为1.6 V和0.4 A。当S断开时，它们的示数分别改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势和内阻。

[解析]　当S闭合时，R1、R2并联接入电路，由闭合电路的欧姆定律得U＝E－Ir，即E＝1.6 V＋0.4r，              ①

当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路的欧姆定律得

U′＝E－I′r，即E＝(1.6＋0.1)V＋(0.4－0.1)r， ②

由①②式解得E＝2 V，r＝1 Ω。

[答案]　2 V　1 Ω

在应用闭合电路欧姆定律时注意它的不同的变形式，根据变形式找出各个物理量之间存在的关系。

[跟进训练]

2．在如图所示的电路中，当开关S1断开、开关S2闭合时，电压表的读数为3 V；当开关S1、S2均闭合时，电压表的读数为1.8 V，已知电压表为理想电压表，外接电阻为R、电源内阻为r。由以上数据可知为(　　)

A．　　　 B．　　　 C．　　　 D．

D　[当开关S1断开、开关S2闭合时，电压表的读数等于电源的电动势，即E＝3 V。当开关S1、S2均闭合时，U外＝1.8 V，所以U内＝E－U外＝1.2 V，因U外＝IR，U内＝Ir，所以R∶r＝U外∶U内＝1.8∶1.2＝3∶2，故选项D正确。]

考点3　路端电压与外电阻的关系

1．路端电压和外电阻的关系

(1)当外电阻R增大时，根据I＝可知，总电流I减小，内电压Ir减小，根据U外＝E－Ir可知，路端电压U外增大。当外电路断开时，路端电压U外＝E。

(2)当外电阻R减小时，总电流I增大，内电压Ir增大，路端电压U外减小。外电路短路即R＝0时，电路中的电流I＝，U外＝0。

2．外电压U与电流I的关系

由U＝E－Ir可知，U­I图像是一条斜向下的直线，如图所示。

(1)图像中U轴截距E表示电动势。

(2)I轴截距I0等于短路电流。

(3)图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即r＝。

注：图像的纵坐标不从零开始时，图线与纵轴的交点仍表示电源电动势E，但图线与横轴的交点不表示短路电流。

【典例3】　(多选)如图所示为某一电源的U­I图线，由图可知(　　)

A．电源电动势为2 V

B．电源内电阻为 Ω

C．外电路短路时，电流为6 A

D．电路的路端电压为1 V时，电流为5 A

思路点拨：解此题关键是理解U­I图像中“截距”“斜率”的物理意义。

AD　[由U­I图线知，电源的电动势E＝2 V，A正确；r＝＝ Ω＝0.2 Ω，B错误；当U＝1 V时，I＝＝ A＝5 A，D正确；当路端电压为零时，对应的电流才是短路电流，由U­I图像知当电流为6 A时，路端电压为0.8 V，C错误。]

电阻的U­I图像与电源的U­I图像的区别

[跟进训练]

3．(多选)如图为某电源的U­I图像，电源的电动势用E表示，电源的内阻用r表示，短路电流用I0表示，则下列选项正确的是(　　)

A．E＝6.0 V

B．r＝12 Ω

C．I0＝0.5 A

D．若该电源与一阻值为18 Ω的定值电阻相连接，则流过电源的电流为0.3 A

AD　[因该电源的U­I图像的纵轴坐标并不是从零开始的，故纵轴上的截距虽为电源的电动势，即E＝6.0 V，但横轴上的截距0.5 A并不是电源的短路电流，且内阻应按斜率的绝对值计算，即r＝＝ Ω＝2 Ω。由闭合电路欧姆定律可得，当电流I＝0.3 A时，外电阻R＝－r＝18 Ω。故A、D正确。]

1．下列有关电阻器、二极管对电流的作用，说法正确的是(　　)

A．电阻对直流电有阻碍作用

B．电阻对交流电没有阻碍作用

C．二极管只对直流电有单向导电性，对交流电没有单向导电性

D．二极管电阻很大，且恒定不变

A　[电阻对交流电、直流电都有阻碍作用，A项正确，B项错误；二极管中电流正向流入时电阻较小、反向流入时电阻较大，对交、直流电都具有单向导电性，C、D项错误。]

2．(多选)如图所示为两个独立闭合电路A和B的路端电压与其总电流I的关系图线，则(　　)

A．路端电压都为U1时，它们的外电阻相等

B．电流都是I1时，两电源内电压相等

C．电路A的电源电动势大于电路B的电源电动势

D．A中电源的内阻大于B中电源的内阻

ACD　[在路端电压与总电流的关系图线(U­I)中，图线在U轴上的截距表示电动势E，图线斜率的绝对值表示电源的内阻，可见EA>EB，rA>rB。图中两直线的交点坐标为(I1，U1)，由R＝可知，路端电压都为U1时，它们的外电阻相等。由U′＝Ir可知，电流都是I1时，因r不相等，故两电源内电压不相等。选项A、C、D正确。]

3．如图所示电路中，电源电动势E＝9 V，内阻r＝3 Ω，R＝15 Ω，下列说法中正确的是(　　)

A．当S断开时，UAC＝9 V

B．当S闭合时，UAC＝9 V

C．当S闭合时，UAB＝7.5 V，UAC＝9 V

D．当S断开时，UAB＝0，UBC＝0

A　[当S断开时，UAC与UBC为路端电压；等于电源电动势，A正确，D错误；当S闭合时，UAC＝UAB＝R＝7.5 V，UBC＝I×0＝0，B、C错误。]

4．(新情境题，以“故障分析”为背景，考查闭合电路欧姆定律的应用)如图所示，电灯泡L的规格为“4 V　1 W”，滑动变阻器R的总电阻为50 Ω。当滑片P滑至某位置时，L恰好正常发光，此时电流表示数为0.45 A。由于外电路发生故障，电灯泡L突然熄灭，此时电流表示数变为0.5 A，电压表示数为10 V。若导线连接完好，电路中各

处接触良好。试问：

(1)发生的故障是短路还是断路？发生在何处？

(2)发生故障前，滑动变阻器接入电路的阻值为多大？

(3)电源的电动势和内电阻为多大？

[解析]　(1)电路发生故障后，电流表读数增大，路端电压U端＝U2＝I2R2也增大，因此外电路总电阻增大，在外电路某处一定发生了断路。由于电流表有读数，R2不可能断路，电压表也有读数，滑动变阻器R也不可能断路，因此，只可能是电灯泡L发生断路。

(2)L断路后，外电路只有R2，因无电流流过R，电压表示数即为路端电压，U2＝U端＝10 V，R2＝＝ Ω＝20 Ω。L未断路时恰好正常发光，UL＝4 V，IL＝＝0.25 A，U′端＝U′2＝I′2R2＝0.45×20 V＝9 V，R＝＝＝ Ω＝20 Ω。

(3)根据闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir，故障前E＝9 V＋(0.45 A＋0.25 A)r，故障后E＝10 V＋0.5 A×r，得r＝5 Ω，E＝12.5 V。

[答案]　(1)见解析　(2)20 Ω　(3)12.5 V　5 Ω

回归本节知识，自我完成以下问题：

1．电动势的物理意义是什么？单位又是什么？

提示：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。

单位：伏特，符号：V。

2．试写出闭合电路欧姆定律的内容及其表达式？

提示：流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成正比，跟电路中内、外电阻之和成反比。

表达式：I＝。

3．试写出闭合电路中路端电压与电流的关系式及路端电压与外电阻的关系式？

提示：U＝E－Ir，U＝E－r。