2024-2025学年新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律2闭合电路的欧姆定律学案新人教版必修第三册.doc
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闭合电路的欧姆定律
新课程标准
学业质量目标
1.理解闭合电路欧姆定律。
2.会测量电源的电动势和内阻。
3.探究电源两端电压与电流的关系。
合格性考试
1.知道内电路、外电路、内电压、外电压和电动势的概念。
2.理解闭合电路欧姆定律,知道电流流过电源内部和外部时的能量关系。
3.生疏电源对生产、生活的作用,坚持实事求是的观点。
选择性考试
1.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与外电阻的关系,并能进行相关的分析和计算。
2.经受电动势概念的产生过程,体验能量的转化和守恒在电路中的应用。
3.理解闭合电路欧姆定律的理论推导过程。
必备学问·自主学习
一、电动势
市面上有形形色色的电池,它们产生电能的“本领”一样吗?如何比较不同电池发电“本领”的凹凸呢?
提示:不一样。通过比较电动势推断产生电能“本领”的凹凸。
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
提示: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。
二、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“上升”或“降低”)。
(2)在内电路中沿电流方向电势上升(选填“上升”或“降低”)。
3.闭合电路的能量:
(1)在电源内部,因非静电力做功,将其他形式的能转化为电能,大小为:W=EIt。
(2)电流通过内阻时,电流做功,电能转化为内能,大小为:Q内=I2rt。
(3)电流通过外电阻时,电流做功,电能转化为内能,大小为:Q外=I2Rt。
4.闭合电路欧姆定律:
(1)内容:闭合电路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:I=。
(3)适用条件:外电路为纯电阻电路。
三、路端电压与负载的关系
生活中常常会消灭这种现象:寻常打开灯,灯光格外光明,但是到了夏季用电高峰期,灯光就会变得昏暗起来,试分析其中缘由。
提示:当外电路并联的用电器增多时,外电阻减小,则总电流增大,内阻消耗的电压增大,路端电压减小,导致灯光变暗。
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势降落。
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)U-I图像:如图所示,该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势,斜率的确定值表示电源的内阻。
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。
4.两种特别状况:
(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。
(1)电动势与电势差实质上是一样的。 (×)
(2)在电源内部,正电荷向正极移动过程中,电场力做负功,电荷电势能增加。 (√)
(3)全部的电源,均是将化学能转化为电能的装置。 (×)
(4)E=U+Ir适用于任何电路。 (√)
(5)外电路短路时,电路中的电流无穷大。 (×)
(6)电源断路时,电流为零,所以路端电压也为零。 (×)
关键力量·合作学习
学问点一电动势
1.对电动势的理解:利用抽水机类比电源。类比可知,抽水机对水的作用力相当于非静电力,抽水机对水做功相当于非静电力做功,重力相当于静电力,重力势能相当于电势能,抽水机相当于电源。
抽水机抽水
抽水机外
A→B
水从高处流向低处
水的重力做正功
重力势能转化为其他形式的能
抽水机内
B→A
水从低处被抽到高处
抽水机对水做正功
其他形式的能转化为重力势能
电源供电
电源外部
正极→
负极
正电荷从高电势处向低电势处运动
电场力做正功
电能转化为其他形式的能
电源内部
负极→
正极
正电荷由低电势处被移到高电势处
非静电力做正功
其他形式的能转化为电能
提示:与抽水机类比,电动势相当于抽水机的抽水高度。
2.电动势与电势差的区分:
项目
电压(电势差)UAB
电源电动势E
意义
表示静电力做功,将电能转化成其他形式的能的本领
表示非静