电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律ppt课件

2.4 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律,1,闭合电键K，灯泡亮吗？为什么？,问题：,2,生活中的电池,3,正极,负极,电源,-,1、电源把正、负电荷对应从电源的负极、正极搬到正极和负极，电场力做正功还是负功？,2、从能量的角度看，电源的作用是什么？,问题探究：,4,一、电源,电源是一种把其它形式能转化为电能的装置 电源在电路中的作用：将其它形式的能转变为电能；保持导体两端有持续的电压。,5,生活中的电池,6,1.电源将其他形式的能转化为电势能的特性可以用电动势（符号：E）来表示，它等于电源未接入电路时两极间的电压。,（二）、电源电动势,2.物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。,注意： 电动势表征电源的性质，电势差表征电场的性质。,7,伏特（V） 1V=1J/C,3、单位：,5、电动势标量,4、特点：电动势由电源本身决定，与是否联入电路及外电路的情况无关。,那么怎么测量电源电动势的大小？请设计方案并测试一节干电池的电动势，看看有什么发现。,8,如何测量一节南孚电池的电压？,为啥电压会低于1.5V?,为啥灯泡会变暗？,9,1、定义：电源内部也是一段电路，也有电阻，称为电源的内电阻，简称内阻。用符号 r表示。,2、说明：电源内部也有电压，叫内电压。,二、电源的内阻,10,（一）、电路和电阻的认识,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,内电阻：内电路的电阻通常称为电源的内阻.,内电路：电源内部的电路.,11,三、闭合电路的欧姆定律,1.如图，电动势为E,内阻为r，形成闭合回路的电流多大？,闭合电路欧姆定律：在外电路为纯电阻的闭合电路中，电流的大小跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。,2、适用条件：外电路是纯电阻电路。,12,三、闭合电路的欧姆定律,3、内电压：电流流过内电阻r，产生的电势降落Ir等于内电阻r两端的电压，因此也把Ir称为电池的内电压U，即U=Ir。,4、路端电压：在电源外部，电流由电源正极流向负极，在外电路上也有电势降落IR，习惯上把他称为路端电压或外电压U,即U=IR。,13,5、欧姆定律对闭合电路的分析：,R增大，,R减小，,电流减小，,路端电压增大,电流增大，,路端电压减小,三、闭合电路的欧姆定律,如图所示：,14,例1、 如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12 ，外电路的电阻为1.38 ，求电路中的电流和路端电压。,解：由题意知，电动势E=1.5 V，外电阻R=1.38 ，内阻r=0.12 . 由闭合电路欧姆定律得：,路端电压为 U = IR=11.38 V =1.38 V,15,例2：已知如图，E=6V，r=4，R1=2，R2的变化范围是010。求： 电源的最大输出电压； R1上的最大输出电压； R2上的最大输出电压。,16,例3、在所示的电路中，R1=14.0，R2=9.0， 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，求电流的电动势和内电阻。,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。,17,两个特例：,(2)外电路短路时,(1)外电路断路时,三、闭合电路的欧姆定律,18,6、路端电压U随电流I变化的图象,(1)图象的函数表达：,三、闭合电路的欧姆定律,19,在横轴上的截距表示电源的短路电流,图象斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害,在纵轴上的截距表示电源的电动势E,(2)图象的物理意义,三、闭合电路的欧姆定律,20,7、闭合电路的动态变化分析,全电路的动态分析的具体步骤: (1)判断动态部分电阻、 全电路总电阻的变化. (2)判断闭合电路总电流的变化. (3)依据U=E-Ir,判断路端电压的变化. (4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化.,三、闭合电路的欧姆定律,21,例4：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2.0，则这只 定值电阻的阻值为_。现有4只这种规格的定 值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为 该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中， 输出功率最大时是_W。,解：由图象可知蓄电池的 电动势为20V。,由斜率关系知外电阻阻值 为6。,用3只这种电阻并联作为外 电阻，外电阻等于2，因 此输出功率最大为50W。,22,闭合电路中变量分析,(1)保持不变的量只有电源的电动势和内电阻，电流、外电压、电功率等都随外电阻的改变而改变。,(2)I、U、P公式： 电流：I=E/(R外+r) 内电压：U内Ir=Er/(R外+r) 外电压：U外IR外E-Ir 总功率：P总IE,23,例5：如图所示，电源电动势为E，内电阻为r 当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现 电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为U1和U2， 下列说法中正确的是（ ） A、小灯泡L1、L3变暗，L2变亮 B、小灯泡L3变暗，L1、L2变亮 C、U1U2,24,解：滑动变阻器的触片P从右 端滑到左端，总电阻减小，总 电流增大，路端电压减小。,与电阻串联的灯泡L1、 L2电流增大，变亮，与电阻并 联的灯泡L3电压降低，变暗。,U1减小，U2增大，而路端电压U= U1+ U2减小， 所以U1的变化量大于 U2的变化量。,B、D,25,闭合电路的U-I图象,1）右图中a为闭合电路的U-I图象 b为部分电路(外电阻)的U-I图象。,2）两者的交点坐标表示该电阻 接入电路时的路端电压与电流。,3）a的斜率的绝对值表示电源内 阻的大小、b的斜率的绝对值表 示接入电路中外电阻的的大小。,4）图中虚线矩形的面积表示接入该电阻时的输出功率。,当两个斜率相等时（即内、外电阻相等）图中矩 形面积最大，即输出功率最大！,26,小 结,、电动势是表征电源把其他形式的能量转化为电能本领大小的物理量。,2、内阻：电源内部电路的电阻,3、闭合电路欧姆定律,（1）表述：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。,（2）表达式：,27,4、路端电压跟负载的关系：,（1）路端电压随外电路电阻R增大而增大,断路,短路,（2）路端电压U 随电流I变化：,28,