第1講閉合電路歐姆定律[目標(biāo)定位]1.了解電源電動勢的基本含義，了解內(nèi)電路、外電路，知道電動勢等于內(nèi)、外電路電勢降落之和.2.掌握閉合電路歐姆定律的內(nèi)容，理解各物理量及公式的物理意義.3.會用閉合電路歐姆定律分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系．一、電動勢電動勢1．定義：電動勢在數(shù)值上等于沒有接入外電路時兩極間的電壓，常用E來表示．2．單位：跟電壓的單位相同，也是伏特(V)．3．物理意義：電動勢是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量，它是電源的特征量．不同的電源，產(chǎn)生電能的機(jī)制是不同的．二、閉合電路歐姆定律1．內(nèi)、外電路電源內(nèi)部的電路叫做內(nèi)電路；電源外部的電路叫做外電路．外電路的電阻稱為外電阻；內(nèi)電路的電阻稱為內(nèi)電阻．2．特點在外電路中，電流由高電勢流向低電勢，在外電阻上沿電流方向電勢降低；電源內(nèi)部由負(fù)極到正極電勢升高．3．閉合電路的歐姆定律(1)內(nèi)容：流過閉合電路的電流跟電路中電源的電動勢成正比，跟電路中內(nèi)、外電路的電阻之和成反比．(2)公式：I＝eq\f(E,R＋r)或E＝IR＋I(xiàn)r.想一想我們用電壓表直接連接電源的兩端，電壓表的讀數(shù)小于(填“大于”、“小于”或“等于”)電源電動勢．為什么？答案小于因為電源也有內(nèi)阻，用電壓表和電源正負(fù)極相連時，相當(dāng)于電源與電壓表串聯(lián)，電壓表讀數(shù)是路端電壓，小于電源電動勢．三、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系1．路端電壓的表達(dá)式U＝E－Ir.2．路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律(1)當(dāng)外電阻R增大時，電流I減小，路端電壓增大．(2)當(dāng)外電阻R減小時，電流I增大，路端電壓減?。?3)兩個特例：外電路斷開時，R→∞，I＝0，U＝E，據(jù)此特點可測電源電動勢．外電路短路時，R＝0，I＝eq\f(E,r)，U＝0，因短路電流I＝eq\f(E,r)很大，所以不允許將電源兩端用導(dǎo)線直接連接．想一想使用電源時，為什么不能直接用導(dǎo)線把電源的兩極連接起來？一、電源電動勢和內(nèi)阻1．電源的作用：維持電路兩端始終有一定的電勢差，使電路中保持持續(xù)的電流．2．電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置．不同的電源，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同，電動勢也不同，例如干電池電動勢都是1.5V，學(xué)生用蓄電池電動勢都是2V，與體積大小無關(guān)．這兩種電池的電動勢不同，表明電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同．3．電源電動勢等于電源沒有接入外電路時兩極間的電壓．例1關(guān)于電源的電動勢，下面說法錯誤的是()A．電源的電動勢就是電源兩極間的電壓B．電動勢越大的電源，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大C．電動勢的數(shù)值等于內(nèi)、外電路電壓之和D．電動勢只由電源性質(zhì)決定，與外電路無關(guān)答案A解析電動勢等于電源沒有接入外電路時兩極間的電壓．當(dāng)電源接入外電路時，電源有內(nèi)電壓，電源兩極間的電壓小于電動勢，故A錯誤．電動勢反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小，電動勢越大，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大，故B正確．根據(jù)閉合電路歐姆定律知，電動勢的數(shù)值等于內(nèi)、外電路電壓之和，故C正確．電動勢由電源性質(zhì)決定，與外電路無關(guān)．故D正確．本題選錯誤的，故選A.二、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用閉合電路歐姆定律的幾種表達(dá)形式1．電流形式：I＝eq\f(E,R＋r)，適用于外電路為純電阻的閉合電路；2．電壓形式：E＝IR＋I(xiàn)r適用于外電路為純電阻的閉合電路E＝U外＋I(xiàn)r適用于任何電路，表明電源電動勢在數(shù)值上等于電路中內(nèi)、外電壓之和．例2如圖1所示，電源電動勢為6V，內(nèi)阻為1Ω，R1＝5Ω，R2＝10Ω，滑動變阻器R3阻值變化范圍為0～10Ω，求電路中的總電流變化范圍．圖1答案0.55A～1A解析當(dāng)R3阻值為零時，R2被短路，外電阻最小，電流最大．R外＝R1＝5Ω，I＝eq\f(E,R外＋r)＝eq\f(6,5＋1)A＝1A.當(dāng)R3阻值為10Ω時，外電阻最大，電流最?。甊并＝eq\f(R3R2,R3＋R2)＝5Ω，R外′＝R1＋R并＝10Ω，I′＝eq\f(E,R外′＋r)＝eq\f(6,10＋1)A≈0.55A.方法點撥：電路中的總電流由電源的電動勢和電路中的總電阻決定．其中E、r不變，當(dāng)外電阻變化時，電路總電流隨之變化．例3如圖2所示，已知R1＝R2＝R3＝1Ω.當(dāng)開關(guān)S閉合后，電壓表的讀數(shù)為1V；當(dāng)開關(guān)S斷開后，電壓表的讀數(shù)為0.8V，則電源的電動勢等于()圖2A．1V B．1.2VC．2V D．4V答案C解析當(dāng)S閉合時，I＝eq\f(U,R1)＝eq\f(1,1)A＝1A，故有E＝I(1.5＋r)；當(dāng)S斷開時，I′＝eq\f(U′,R1)＝0.8A，故有E＝I′(2＋r)，解得E＝2V，C正確．三、路端電壓和負(fù)載的關(guān)系1．路端電壓和外電阻的關(guān)系(1)當(dāng)外電阻R增大時，根據(jù)I＝eq\f(E,R＋r)可知，總電流I減小，內(nèi)電壓Ir減小，根據(jù)U外＝E－Ir可知，路端電壓U外增大．當(dāng)外電路斷開時，路端電壓U外＝E.(2)當(dāng)外電阻R減小時，總電流I增大，內(nèi)電壓Ir增大，路端電壓U外減?。怆娐范搪芳磖＝0時，電路中的電流I＝eq\f(E,r)，U外＝0.2．外電壓U與電流I的關(guān)系由U＝E－Ir可知，U－I圖象是一條斜向下的直線，如圖3所示圖3(1)圖象中U軸截距E表示電動勢．(2)I軸截距I0等于短路電流．(3)圖線斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻，即r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|.注意：若縱坐標(biāo)上的取值不是從零開始，則橫軸截距不表示短路電流，但斜率仍然等于內(nèi)阻．例4如圖4所示為兩個不同閉合電路中兩個不同電源的U－I圖象，則下列說法中正確的是()圖4A．電動勢E1＝E2，短路電流I1>I2B．電動勢E1＝E2，內(nèi)阻r1>r2C．電動勢E1>E2，內(nèi)阻r1<r2D．當(dāng)兩電源的工作電流變化量相同時，電源2的路端電壓變化較大答案AD解析由題圖可知兩電源的U－I圖線交縱軸于一點，則說明兩電源的電動勢相同；交橫軸于兩不同的點，很容易判斷電源1的短路電流大于電源2的短路電流，則A項正確，C項錯誤．又由兩圖線的傾斜程度可知圖線2的斜率的絕對值大于圖線1的斜率的絕對值，即電源2的內(nèi)阻大于電源1的內(nèi)阻，則可知B項錯誤．由圖象可判斷當(dāng)兩電源的工作電流變化量相同時，電源2的路端電壓的變化量大于電源1的路端電壓的變化量，可知D項正確．借題發(fā)揮圖象的縱坐標(biāo)不從零開始時，圖線與縱軸的交點仍表示電源電動勢E，但圖線與橫軸的交點不表示短路電流．閉合電路歐姆定律的理解和應(yīng)用1．若E表示電動勢，U表示外電壓，U′表示內(nèi)電壓，R表示外電路的總電阻，r表示內(nèi)電阻，I表示電流，則下列各式中正確的是()A．U′＝IR B．U′＝E－UC．U＝E＋I(xiàn)r D．U＝eq\f(R,R＋r)E答案BD2．如圖5所示，R為電阻箱，電表為理想電壓表，當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R1＝2Ω時，電壓表讀數(shù)為U1＝4V；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R2＝5Ω時，電壓表讀數(shù)為U2＝5V．求：電源的電動勢E和內(nèi)阻r.圖5答案6V1Ω解析由閉合電路歐姆定律E＝U1＋eq\f(U1,R1)r①E＝U2＋eq\f(U2,R2)r②聯(lián)立①②并代入數(shù)據(jù)解得E＝6V，r＝1Ω.路端電壓和負(fù)載的關(guān)系3．如圖6所示電路中，電源電動勢E＝9V，內(nèi)阻r＝3Ω，R＝15Ω，下列說法中正確的是()圖6A．當(dāng)S斷開時，UAC＝9VB．當(dāng)S閉合時，UAC＝9VC．當(dāng)S閉合時，UAB＝7.5V，UBC＝0D．當(dāng)S斷開時，UAB＝0，UBC＝0答案AC解析當(dāng)S斷開時，UAC與UBC為路端電壓，等于電源電動勢，A正確，D錯誤；當(dāng)S閉合時，UAC＝UAB＝UR＝7.5V，UBC＝I×0＝0，B錯誤，C正確．對U－I圖象的理解4．如圖7所示為某一電源的U－I圖象，由圖可知()圖7A．電源