電源的電動勢和內阻閉合電路歐姆定律.ppt

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第二章 第四節(jié) 電源的電動勢和內阻 閉合電路歐姆定律,一、電池原理,3.電源的內部電場方向如何？,1.電源外部，正電荷將怎樣移動？,2.電源內部，正電荷將怎樣移動？,4.電源內部正電荷受到電場力方向？,5.什么力來克服電場力做功？,從正極到負極,從正極指向負極 阻力,非靜電力,從正極指向負極,從負極到正極,,,,,,,,,,二、電源（從能量的角度看）,1.概念：電源是一種把其它形式能轉化為電勢能的裝置 2.作用：將其它形式的能轉變?yōu)殡妱菽?；保持導體兩端有持續(xù)的電壓（電勢差）。,（1）根據電源的作用，可以把電源與我們生活中的什么物體類比？,（2）不同的電源中，非靜電力做功的本領相同嗎？,思考,抽水機增加水的重力勢能,電源增加電荷的電勢能,不同的抽水機 抽水的本領(舉起高度)不同 使單位質量的水所增加的重力勢能不同,不同的電源 非靜電力做功的本領不同 使單位正電荷所增加的 電勢能不同,,抽水機,電源,干電池 1.5V 1.5V,微型電池 250V 3V,蓄電池 200V 6V,,,三、電動勢,1.電動勢：電源將其他形式的能轉化為電勢能的特性用電動勢（electromotive force)表征，它等于電源未接入電路時兩極之間的電勢差，用字母E表示。,2.電動勢單位： 伏特（V） 1V=1J/C,生活中的電池,,四、電源的重要參數,鋰離子 電池,標稱電壓3.6V,容量： 950mA.h,禁止投入火中,限制電壓4.2V,3、電池的容量:電池放電時能輸出的總電荷量 單位：安·時(A·h) 毫安·時(mA·h),,1、電源的電動勢,手機待機時間長短和哪個參數有關?,四、電源的重要參數,2、電源的內阻:電源內部的電阻，簡稱內阻（internal resistance）,A、電路中每通過1C的電量，電源把2J的化學能轉變?yōu)殡娔?B、蓄電池兩極間的電壓為2V C、蓄電池在1s內將2J的化學能轉變成電能 D、蓄電池將化學能轉變?yōu)殡娔艿谋绢I比一節(jié)干電池（電動勢為1.5V）強,1、鉛蓄電池的電動勢為2V，這表示（ ）,AD,課堂練習,,閉合電路,內電路,外電路,,,2.外電路和內電路: （1）外電路:電源外部的用電器和導線等構成外電路. （2）內電路:電源內部的電路是內電路.,1.閉合電路：閉合電路是指電荷沿電路繞一周可回到原位置的電路。一個簡單的閉合電路由電源、用電器、導線和開關組成。,一、閉合電路,3.外電阻和內電阻,（1)外電阻：外電路的總電阻；,（常稱為電源的內阻 ）,(2)內電阻： 內電路的電阻。,,4.閉合電路的電流方向,內電路與外電路中的總電流是相同的.,在外電路中，電流方向由正極流向負極. 在內電路中，即在電源內部，通過非靜電力做功使正電荷由負極移到正極，所以電流方向為負極流向正極.,5.電路中的電勢變化情況,（1）在外電路中，沿電流方向電勢降低。,（2）在內電路中，一方面，存在內阻，沿電流方向電勢也降低；另一方面，沿電流方向存在電勢“躍升”。,,,,,,電路中電勢降落關系,,U內,,U外,E,,結論：E = U外+ U內,+,+,+,表述：在外電路為純電阻的閉合電路中，電流的大小跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比。,１、對閉合電路,,二、閉合電路歐姆定律,2、對純電阻電路,,,說明：,2、 是內電路上的電勢降落，習慣上稱內電壓.,1、 是外電路上總的電勢降落，習慣上稱路端電壓（外電壓），是電源加在負載（用電器）上的“有效”電壓。,3. 歐姆定律表達式的適用范圍是什么？ 所描述的側重點各有什么不同？,E= U外 + U內,適用于純電阻電路,普遍適用,,,外電路兩端的電壓叫路端電壓．,１、如圖電路：,R增大，電流減小，路端電壓增大,R減小，電流增大，路端電壓減小,路端電壓:,三、路端電壓跟負載的關系,２、兩個特例：,（2）外電路短路時,（1）外電路斷路時,斷路,短路,1.圖象的函數表達： 即U是I 的一次函數；,四.U—I 關系圖象,2.圖象的物理意義： ①在縱軸上的截距表示電源的電動勢E； ②在橫軸上的截距表示電源的短路電流 ③圖象斜率的絕對值表示電源的內阻 ，內阻越大，圖線傾斜得越厲害。,3.斷路和短路 （1）斷路：R無窮大，I 為0，I、 r也為0 ，U = E 。（電動勢在數值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓） （2）短路：R=0 ， ，r 很?。ㄐ铍姵?.005—0.1 Ω，干電池小于1Ω），電流太大，燒壞電源，還可能引起火災.,例1.在如圖所示的電路中，電源的電動勢為1.5V，內阻為0.12Ω，外電路的電阻為1.38Ω， 求電路中的電流和路端電壓.,解：,分析：,已知電動勢 E = 1.5 V，內電阻 r = 0.12Ω，外電阻R = 1.38 Ω,由閉合電路歐姆定律,,,I =,=,= 1 A,路端電壓,U=I R=1×1.38=1.38V,經典例題,I1R1+ I1r = I2 R2+ I2 r,例2.如圖所示, R1= 14Ω，R2= 9Ω，當開關S切換到位置1時，電流表的示數為 I1= 0.2A；當開關S切換到位置2時電流表的示數為I2= 0.3A.求電源的電動勢E和內阻r.,由閉合電路歐姆定律,解：,開關切換到位置2：,E = I1 R1+ I1 r,E = I2 R2+ I2 r,開關切換到位置1：,消去 E,將 r代入E = I1 R1+ I1 r 得,r =,,= 1Ω,E = 3V,例圖中滑動觸頭向下移動時判斷各電表的示數變化情況。,,解析：,,3 閉合電路的動態(tài)分析方法：,五、閉合電路中的能量轉化,純電阻電路,普遍適用,根據能量守恒定律，非靜電力做的功應該等于內外電路中電能轉化為其他形式的能的總和。,,,,,二 電路中的功率及效率問題,2 如圖所示，電動勢為E的電源與三個燈泡和三個電阻相接，只合上開關S1，三個燈泡都能正常工作．如果再合上S2，則下列表述正確的是( ) A．電源的總功率減小 B．L1上消耗的功率增大 C．通過R1上的電流增大 D．通過R3上的電流增大,小結 電路的功率和效率問題,(1)I=1A,(2)Q=1.2X10-4C,例3.如圖,E=10V,R1=4Ω,R2=6Ω,C=30μF.電池內阻可忽略. (1)閉合開關S,求穩(wěn)定后通過R1的電流. (2)然后將開關S斷開,求這以后流過R1的總電量.,六、含電容器電路的分析,六、含電容器電路的分析,思路方法：,1、電路穩(wěn)定后，電容器在電路中就相當于斷路;,2、電路穩(wěn)定后，電容所在電路無電流，所以其兩端的電壓就是所在支路兩端的電壓;,3、電路的電壓、電流變化時，會引起電容器的充放電，進而引起內部電場的變化。,如圖所示電路中，4個電阻阻值均為R，電鍵S閉合時，有質量為m、帶電荷量為q的小球靜止于水平放置的平行板電容器的正中間．現斷開電鍵S，則下列說法正確的是( ) A．小球帶負電 B．斷開電鍵后電容器的帶電荷量減小 C．斷開電鍵后帶電小球向下運動 D．斷開電鍵后帶電小球向上運動,1.如圖是某電源的路端電壓U隨干路電流I的變化圖象,由圖象可知,該電源的電動勢為 V,內阻為 Ω,3,0.5,課堂訓練,2.如圖所示，電源的電動勢和內阻都保持不變，當滑動變阻器的滑動觸點向左端移動時（ ） A、電壓表的讀數增大，電流表的讀數減小 B、電壓表和電流表的讀數都增大 C、電壓表和電流表的讀數都減小 D、電流表的讀數增大，電壓表的讀數減小,A,