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高教版（2021）通用类主题四 直流电及其应用第二节 全电路欧姆定律教学ppt课件
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这是一份高教版（2021）通用类主题四 直流电及其应用第二节 全电路欧姆定律教学ppt课件，共28页。PPT课件主要包含了主要内容，电动势，全电路欧姆定律，蓄电池，端电压，端电压为，电源的电动势为等内容，欢迎下载使用。
天黑以后，每家都会打开电灯，此时是城市里的用电高峰时段，如果细心观察，你会发现电灯发出的光较暗，有些大电器如空调等的制冷或制热效果较差。而到了深夜或凌晨的用电低谷时段，同一盏灯发出的光却变得比较亮，空调的制冷或制热效果也提高了。
电灯、空调等电器在用电高峰时段和用电低谷时段的工作效率为什么会有变化？
水电站的发电机将水的机械能转换为电能，干电池和蓄电池将化学能转换为电能。发电机、干电池、蓄电池等被称为电源。有了电源，才能使电路中的电流像有源之水一样的连续流动，维持用电器的正常工作。
二、电源的工作原理
要在电源两极产生并维持一个恒定的电势差，就必须有一种力能够不断地把正电荷由负极经电源内部移送到正极, 这种力一定不是静电力, 我们把这种力称为非静电力。
电源的工作过程类似于如图所示的抽水机的工作过程。
电源的作用不是产生电荷，而是将其他形式的能转化为电能，在电源的两极产生并维持一个恒定的电势差（电压），从而在电路中形成恒定的电流。
【观察与体验】 观察简易化学电池的作用
在一个泡沫塑料板上挖两个小槽，将两个锌片和两个铜片分别交叉插在两个槽的两边，用导线将中间相邻的铜片和锌片用导线连接起来，再将两侧的锌片和铜片分别用导线接到LED灯的负极和正极，如右图所示。在两个小槽中分别倒入一些白醋，观察发生的现象。
【思考与讨论】 以学习小组为单位讨论，在本实验中，使LED灯发光的电能来自于 ，这些电能是由 能转化来的。
演示1 观察1#、2#、5#、7# 电池的规格，并分别用电压表测量电池两端电压。
演示2 用电压表测量蓄电池两端的电压。
结论: 电源两极间的电压是由电源本身的性质决定的,相同规格的电源，两极间的电压相等，而不同的电源，两极间的电压并不一定相等。为了描述不同类型电源两极间的电压不同，物理学中引入电动势的概念。
电源电动势的大小等于没有接入电路时两极间的电压。
电源电动势的大小由电源本身的性质所决定的，与其是否接入电路以及电路的构成无关。电动势值可以近似地用电压表测出，如图所示。电动势越大，表明电源把其他形式的能转化为电能的本能越大。
电源电动势的单位 V （伏）
【应用与拓展】 氢燃料电池
氢燃料电池是一种清洁型发电装置，工作原理如右图所示。
生活中使用的电池、移动电源（充电宝），大多还有一个技术指标：容量。容量的大小常用mA·h表示。电池的容量越大，产生的电能越多，使用的时间越长。如果某电池的标称容量为4 000 mA·h，则表示它能够以100 mA的电流放电40 h，或以200 mA的电流放电20 h。
一、全电路
外电路上的电压U 称为端电压，内电路的电压U ´称为内电压。
实验表明：在电源接入外电路时，电源电动势的大小等于端电压和内电压之和。
在如图所示的电路中，电源两极以外的部分称之为外电路。电源两极之内的部分称之为内电路。外电路和内电路组成的完整电路称为全电路。内电路对电流的阻碍作用用内阻R i 表示。
【观察与体验】 测量电源两端的电压
用一节干电池作为电源，用导线将滑动变阻器（5 Ω）和开关，按右图所示的电路连接起来。先将滑动变阻器置于最大值，开关处于打开位置，电压表接到图中所示的位置，记下电压表的示数。然后将开关闭合，再观察电压表的示数。
如图所示，闭合电键 S，电路的电流为 I，端电压为U，内电压为U ´。实验表明，电源电动势等于端电压和内电压之和，即
在纯电阻电路中，全电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的总电阻成反比 ，这个规律叫做全电路欧姆定律:
二、全电路欧姆定律
在如图所示的电路中，当电路接通，滑动片向右移动时，外电阻 R 增大，电压表的读数增大, 电流表读数减小;当滑动片向左移动时，外电阻 R 减小, 电压表的读数减小,电流表读数增大。
结论：端电压随着外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小。
（3）R↓
（2）R → ∞，
（4）R→ 0 ，
用全电路欧姆定律 E = U + I Ri 来分析端电压随着外电阻的变化：
（1）R↑
当外电路断开时，端电压等于电源电动势。
此时的电流 I 为短路电流。
端电压随着外电阻的增大而增大。
端电压随着外电阻的减小而减小。
【观察与体验】 研究端电压与外电阻的关系
按右图所示连接电路并闭合开关。改变外电路的电阻 R 的大小，观察电路中的电流和端电压怎样变化。 观察发现：当外电阻增大时，电路中的电流 ，端电压 ；当外电阻减小时，电路中的电流 ，端电压 。
【思考与讨论】 电路中电源的电动势和内阻是固定不变的，当外电阻R增大时，电路中的总电阻（R+Ri） ，根据全电路欧姆定律可知，电路中的电流I ，内阻上的电压IRi ，因此端电压U（= E-IRi） 。
天黑以后，几乎每个家庭都打开了电灯、空调等用电器，这些用电器都是并联在电路中的，因此电路中的总的外电阻减小，端电压降低，电灯的实际功率降低，发出的光较暗。
而到了深夜，很多用户休息了，用电器数量减少，外电阻增大，端电压升高，电灯的实际功率增大，所以，电灯发出的光变亮。
示例1 在如右图所示的电路中，小灯泡由两节电池组成的电源供电，正好能够正常发光，若电源的电动势E = 3.0 V，内阻Ri = 1. 0 Ω，小灯泡的电阻R = 14 Ω，电路中的其他电阻不计。求：通过小灯泡的电流和小灯泡两端的电压各是多少？
分析 由题意可知，小灯泡和电源、开关组成闭合电路，电源电动势E、内阻Ri均已知，小灯泡的电阻就是外电阻R也已知，可利用全电路欧姆定律求出通过小灯泡的电流，再利用公式 U = I R或 U = E－IRi求出小灯泡两端的电压。
解 根据全电路欧姆定律，电路中的电流为
U= E－IRi =（3.0－0.20×1.0）V = 2.8 V
解：根据全电路欧姆定律，可列出方程组
【示例2】如图所示，R1 = 8.0 W，R2 = 5.0 W，当单刀双掷开关 S 扳到位置 1 时，则得的电流 I1 = 0.20 A；当S 扳到位置 2 时，测得电流 I 2 = 0.30 A。求电源电动势E 和内电阻Ri 。
消去E ，可得电源的内电阻为
讨论：此例给出了一种测量电源电动势和内电阻的方法。
【技术·中国】 领先世界的我国特高压直流输电技术
1. 已知电路中的电源电动势是1.5 V，内电阻是0.1 W，外电路的电阻是1.4 W 。求电路中的电流 I 和端电压U 。
解：根据全电路欧姆定律，电路中的电流为
端电压为
天黑以后，每家都会打开电灯，此时是城市里的用电高峰时段，如果细心观察，你会发现电灯发出的光较暗，有些大电器如空调等的制冷或制热效果较差。而到了深夜或凌晨的用电低谷时段，同一盏灯发出的光却变得比较亮，空调的制冷或制热效果也提高了。
电灯、空调等电器在用电高峰时段和用电低谷时段的工作效率为什么会有变化？
水电站的发电机将水的机械能转换为电能，干电池和蓄电池将化学能转换为电能。发电机、干电池、蓄电池等被称为电源。有了电源，才能使电路中的电流像有源之水一样的连续流动，维持用电器的正常工作。
二、电源的工作原理
要在电源两极产生并维持一个恒定的电势差，就必须有一种力能够不断地把正电荷由负极经电源内部移送到正极, 这种力一定不是静电力, 我们把这种力称为非静电力。
电源的工作过程类似于如图所示的抽水机的工作过程。
电源的作用不是产生电荷，而是将其他形式的能转化为电能，在电源的两极产生并维持一个恒定的电势差（电压），从而在电路中形成恒定的电流。
【观察与体验】 观察简易化学电池的作用
在一个泡沫塑料板上挖两个小槽，将两个锌片和两个铜片分别交叉插在两个槽的两边，用导线将中间相邻的铜片和锌片用导线连接起来，再将两侧的锌片和铜片分别用导线接到LED灯的负极和正极，如右图所示。在两个小槽中分别倒入一些白醋，观察发生的现象。
【思考与讨论】 以学习小组为单位讨论，在本实验中，使LED灯发光的电能来自于 ，这些电能是由 能转化来的。
演示1 观察1#、2#、5#、7# 电池的规格，并分别用电压表测量电池两端电压。
演示2 用电压表测量蓄电池两端的电压。
结论: 电源两极间的电压是由电源本身的性质决定的,相同规格的电源，两极间的电压相等，而不同的电源，两极间的电压并不一定相等。为了描述不同类型电源两极间的电压不同，物理学中引入电动势的概念。
电源电动势的大小等于没有接入电路时两极间的电压。
电源电动势的大小由电源本身的性质所决定的，与其是否接入电路以及电路的构成无关。电动势值可以近似地用电压表测出，如图所示。电动势越大，表明电源把其他形式的能转化为电能的本能越大。
电源电动势的单位 V （伏）
【应用与拓展】 氢燃料电池
氢燃料电池是一种清洁型发电装置，工作原理如右图所示。
生活中使用的电池、移动电源（充电宝），大多还有一个技术指标：容量。容量的大小常用mA·h表示。电池的容量越大，产生的电能越多，使用的时间越长。如果某电池的标称容量为4 000 mA·h，则表示它能够以100 mA的电流放电40 h，或以200 mA的电流放电20 h。
一、全电路
外电路上的电压U 称为端电压，内电路的电压U ´称为内电压。
实验表明：在电源接入外电路时，电源电动势的大小等于端电压和内电压之和。
在如图所示的电路中，电源两极以外的部分称之为外电路。电源两极之内的部分称之为内电路。外电路和内电路组成的完整电路称为全电路。内电路对电流的阻碍作用用内阻R i 表示。
【观察与体验】 测量电源两端的电压
用一节干电池作为电源，用导线将滑动变阻器（5 Ω）和开关，按右图所示的电路连接起来。先将滑动变阻器置于最大值，开关处于打开位置，电压表接到图中所示的位置，记下电压表的示数。然后将开关闭合，再观察电压表的示数。
如图所示，闭合电键 S，电路的电流为 I，端电压为U，内电压为U ´。实验表明，电源电动势等于端电压和内电压之和，即
在纯电阻电路中，全电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的总电阻成反比 ，这个规律叫做全电路欧姆定律:
二、全电路欧姆定律
在如图所示的电路中，当电路接通，滑动片向右移动时，外电阻 R 增大，电压表的读数增大, 电流表读数减小;当滑动片向左移动时，外电阻 R 减小, 电压表的读数减小,电流表读数增大。
结论：端电压随着外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小。
（3）R↓
（2）R → ∞，
（4）R→ 0 ，
用全电路欧姆定律 E = U + I Ri 来分析端电压随着外电阻的变化：
（1）R↑
当外电路断开时，端电压等于电源电动势。
此时的电流 I 为短路电流。
端电压随着外电阻的增大而增大。
端电压随着外电阻的减小而减小。
【观察与体验】 研究端电压与外电阻的关系
按右图所示连接电路并闭合开关。改变外电路的电阻 R 的大小，观察电路中的电流和端电压怎样变化。 观察发现：当外电阻增大时，电路中的电流 ，端电压 ；当外电阻减小时，电路中的电流 ，端电压 。
【思考与讨论】 电路中电源的电动势和内阻是固定不变的，当外电阻R增大时，电路中的总电阻（R+Ri） ，根据全电路欧姆定律可知，电路中的电流I ，内阻上的电压IRi ，因此端电压U（= E-IRi） 。
天黑以后，几乎每个家庭都打开了电灯、空调等用电器，这些用电器都是并联在电路中的，因此电路中的总的外电阻减小，端电压降低，电灯的实际功率降低，发出的光较暗。
而到了深夜，很多用户休息了，用电器数量减少，外电阻增大，端电压升高，电灯的实际功率增大，所以，电灯发出的光变亮。
示例1 在如右图所示的电路中，小灯泡由两节电池组成的电源供电，正好能够正常发光，若电源的电动势E = 3.0 V，内阻Ri = 1. 0 Ω，小灯泡的电阻R = 14 Ω，电路中的其他电阻不计。求：通过小灯泡的电流和小灯泡两端的电压各是多少？
分析 由题意可知，小灯泡和电源、开关组成闭合电路，电源电动势E、内阻Ri均已知，小灯泡的电阻就是外电阻R也已知，可利用全电路欧姆定律求出通过小灯泡的电流，再利用公式 U = I R或 U = E－IRi求出小灯泡两端的电压。
解 根据全电路欧姆定律，电路中的电流为
U= E－IRi =（3.0－0.20×1.0）V = 2.8 V
解：根据全电路欧姆定律，可列出方程组
【示例2】如图所示，R1 = 8.0 W，R2 = 5.0 W，当单刀双掷开关 S 扳到位置 1 时，则得的电流 I1 = 0.20 A；当S 扳到位置 2 时，测得电流 I 2 = 0.30 A。求电源电动势E 和内电阻Ri 。
消去E ，可得电源的内电阻为
讨论：此例给出了一种测量电源电动势和内电阻的方法。
【技术·中国】 领先世界的我国特高压直流输电技术
1. 已知电路中的电源电动势是1.5 V，内电阻是0.1 W，外电路的电阻是1.4 W 。求电路中的电流 I 和端电压U 。
解：根据全电路欧姆定律，电路中的电流为
端电压为
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