发布时间 : 星期一 文章8第六节闭合电路欧姆定律更新完毕开始阅读
呼和浩特市第一中学物理学案 第十四章 恒定电流
第六节 闭合电路欧姆定律
★预习引导
1. 电源是把其他形式的能量转化为电能的装置，不同的电源转化的本领不同. 那么怎样描述电源把其他形式的能量转化为电能的本领？
2. 电源电动势的大小与外电路的组成及变化有关吗？
3. 在外电路和内电路中，电流都从高电势流向低电势吗？
4. 试着自己讨论路端电压随外电阻变化的规律，能否仅由部分电路欧姆定律U=IR来讨论路端电压随外电阻的变化？
5. 你是怎样理解路端电压U与电流I的关系图象的？比如图线的斜率、图线的纵轴截距及横轴截距，它们的物理意义是什么？
6. 你能用闭合电路欧姆定律说明为什么电动势的大小等于电源没接入电路时两极间的电压吗？
★读书自检
1. 电动势
(1) 电源是把 转化为 的装置. 电源两极间电压的大小是由 决定的.
(2) 电源的电动势是描述电源把其他形式的能量转化为电能的本领的物理量. 电动势的大小等于电源 时两极间的电压. 用符号 表示，单位 .
2. 内电压和外电压
(1) 闭合电路的组成：①内电路：电源内部的电路，其电阻称为内电阻，内电路所降落的电势称为内电压. ②外电路：电源外部的电路，其两端电压称为外电压或 .
? 第1页 共15页 ???? 第六节 闭合电路欧姆定律
呼和浩特市第一中学物理学案 第十四章 恒定电流
(2) 电动势与内外电压的关系：E= . 3. 闭合电路欧姆定律
(1) 内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成 ，跟整个电路的电阻成 .
(2) 公式：I= 或E= . 4. 路端电压与外电阻的关系 根据I=E/(R+r)，U内=Ir，E=U外+U内可知：①当R增大时，I ，U .当外电路断开时，R= ，I= ，U= .②当R减小时，I ，U .当电源两端短路时，R= ，I= ，U= . 5. 路端电压与电流的关系
如右图所示：直线的斜率表示 大小，直线与纵轴的交点的纵坐标表示电源 大小.
U/V 当r=0（理想电源）时，路端电压不随电流的变化而变化. r=0 E ０ 6. 闭合电路的功率
IE=IU外+IU内. IE是 的功率，IU外是 的功率， IU内
是 的功率.
I/A ★要点精析
1. 电动势
(1) 电源的特性：
① 电源有两个极，正极的电势高，负极的电势低，两极间存在电压. ② 不同的电源，两极间电压的大小不同. 不接用电器时，干电池的电压约为．．．．．．1.5V，蓄电池的电压约为2V. 不接用电器时，电源两极间的电压的大小是由电源本．．．．．．身的性质决定的.
(2) 引入电动势的物理意义：为了表征电源的以上特性，物理学中引入电动势的概念.
(3) 电动势的大小及决定因素：电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间．．．．．．．的电压. 电动势的大小由电源本身的性质决定.
(4) 单位：电动势的单位与电压的单位相同，也是伏特，符号V.
(5) 电动势是标量. 为了应用上方便起见，也规定了方向：在电源内部电动势的方向由负极指向正极，即在电源内部电势升高的方向.
2. 闭合电路欧姆定律 (1) 外电路与内电路
① 电源外部的电路叫外电路（包括用电器和导线等），其电阻称为外电阻，在
? 第2页 共15页 ???? 第六节 闭合电路欧姆定律
呼和浩特市第一中学物理学案 第十四章 恒定电流
外电路中，电流由电势高的一端流向电势低的一端，在外电阻上沿电流方向有电势降落，即外电路两端有电压，称为外电压或路端电压.
② 电源内部的电路叫内电路（如发电机的线圈、电池内的溶液等），其电阻称为内电阻，内电路所降落的电势称为内电压.
③ 电动势、内电压及外电压的关系：
在电源内部，由负极到正极电势升高，升高的数值等于电源的电动势E. 理论分析表明，在闭合电路中，电源内部电势升高的数值等于电路中电势降落的数值，即电源的电动势E等于U外和U内之和：E=U外+U内.
(2) 闭合电路欧姆定律
① 推导：设闭合电路中的电流为I，外电阻为R，内电阻为r，由欧姆定律可知：U外=IR，U内=Ir. 代入E=U外+U内中得：E?IR?Ir或I?E. R?r② 内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比.
③ 公式：E?IR?Ir，I?E. R?r④ 适用条件：只适用于外电路为纯电阻的闭合电路. 3. 路端电压跟负载的关系 (1) 路端电压跟负载的关系
在分析路端电压U随外电阻R的变化关系时，首先要明确哪些量是不变的（电源电动势E和内阻r一般不变），哪些量是变化的，谁是自变量（外电阻R），谁是因变量（电流I、内电压U内、外电压U外等）？其次，要注意推理的逻辑顺序，并通过公式变形来帮助分析和说明.
讨论内容可归纳如下：
根据I?E，U内=Ir，U外=E-U内来讨论： R?r① R↑→I↓→U内↓→U外↑，断路：R=∞→I=0→U内=0→U外=E. ② R↓→I↑→U内↑→U外↓，短路：R=０→I=E/r→U内=E→U外=0 (2) 路端电压与电流的关系图象（U外=E-Ir） U/V r=0 ① 截距： E U=Ir a. 纵轴截距（直线与纵轴交点的坐标）：表示电动势的大小（R=∞时，Imin=0，U外max=E）. U=IR b. 横轴截距（直线与横轴交点的坐标）：表示电源短路0 I/A 时电流的大小（R=0时，Imax=E/r，Umin=０）.
② 斜率：k=-r. 内阻越大，图线越倾斜；内阻为零，图线水平，即路端电压总等于电源的电动势，不随电流而改变.
4. 闭合电路中的功率
外内外? 第3页 共15页 ???? 第六节 闭合电路欧姆定律
呼和浩特市第一中学物理学案 第十四章 恒定电流
EI=U外I+U内I
(1) 上式表示，电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上，转化为其它形式的能. 另一部分消耗在内电路上，转化为内能.
(2) 电动势E越大，电源提供的电功率越大，这表示电源把其它形式的能量转化为电能的本领越大.
(3) 电动势与电压的区别： ① 描述的主体不同：电动势是对电源而言的；电压是对电路中某一段电路而言的. 两者是截然不同的物理量，不能混淆.
② 决定因素的不同：电动势的大小由电源本身的性质决定，与外电路的组成及变化无关，其大小保持不变；对于电路中某一段电路，电压由通过它的电流和电阻决定，随外电路的变化而变化.
③ 大小的不同：一般情况下，电源的电动势大于电路中某一段电路的电压. 5. 电源输出功率和效率的讨论
(1) 电源的输出功率与外电阻的关系：
E2E2P出＝IR?R?，由此式可看出，当R=r时，P22(R?r)?R?r?/R?4r2出
有最大值，即P出maxE2E2. ??4R4rP出 P出;max P出 P出与外电阻R的这种函数关系可用右图定性表示，由图象可知，对应于电源的非最大输出功率P出可以有两个不同的外电阻R1和R2，由图象还可知：当R＜r时，若R增大，则P出增大；当R＞r时，若R减小，则P出增大. 值得注意的是，上面的结论都是在电源的电动势E和内阻r不变的情况下适用.
注意：R1和R2关于r不对称. (2) 电源的效率与外电阻的关系：
０ R1 r R2 R ??P出UIU?? P总EIEEP出UR?rR1???若外电路为纯电阻电路，则：??. 所以当R增P总EE1?rR大时，效率η提高；当R=r，电源有最大输出功率，效率仅为50﹪，效率并不高.
实际设计电路时，既要考虑P出也要考虑η. 如上图，满足要求的P出可以对应两个不同的外电阻R1和R2，应选哪个电阻要更好一些呢？
★应用演练
【例1】在一个电源和一个外电路组成的简单闭合电路中，当外电路电阻加倍
? 第4页 共15页 ???? 第六节 闭合电路欧姆定律