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1、7闭合电路的欧姆定律[学习目标]1.会推导闭合电路欧姆定律及其公式,知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和.2.理解路端电压与负载的关系,并能用来分析、计算有关问题.3.掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点.知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压.4.熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题.5.理解闭合电路的功率表达式,知道闭合电路中能量的转化.课前预习课堂探究随堂演练课前预习掌握新知知识梳理一、闭合电路的欧姆定律1.闭合电路的组成外电路电源正极负极降低内部负极正极升高2.闭合电路中的能量转化(以纯电阻电路为例)如图所示,电路中电流为I.(1)电流通过内、外电路在时
2、间t内消耗电能而产生的热分别为Q外=,Q内=.(2)在电源内,非静电力做功将其他形式的能转化为电能,则W==EIt.(3)根据能量守恒定律,则有EIt=I2Rt+I2rt,整理得E=IR+Ir,其中表示外电路上总的电势降落,表示内电路的电势降落.这就是说,电源的电动势等于内外电路之和.I2RtI2rtEqIRIr电势降落二、路端电压与负载的关系1.负载电路中消耗的元件称为负载,负载变化时电路中的会变化,也随之变化.电动势3.闭合电路欧姆定律电阻电能电流路端电压(2)公式:U=.(3)路端电压与R之间的关系(纯电阻电路)①当R增大时,电流I,内电压Ir,路端电压U;当外电路,I=0,此时U=
3、.2.路端电压与负载的关系(1)路端电压:两端的电压,也叫外电压,也就是电源正、负极间的电压.外电路E-Ir减小减小增大断开E增大增大减小短路科学思维1.思考判断(2)电流通过内电路时不消耗电能.()(3)闭合电路中外电阻越大,路端电压越大.()(4)闭合电路中内电压增大时路端电压也增大.()(5)电源短路时,内电压小于电源电动势.()(6)EI表示电源的功率,路端电压增大时,电源的功率一定变大.()√×√×××2.思维探究(1)我们用电压表直接连接电路中电源的两端,电压表的读数小于电源电动势,为什么?答案:因为电源也有内阻,电流通过内电阻产生电势降落.用电压表和电源正、负极相连时,电压表
4、读数是路端电压,小于电源电动势.(2)手电筒中的电池用久了,虽然电动势没减小多少,但小灯泡却不怎么亮了,为什么?答案:电池用久了,电动势并没明显减小,但内阻却明显变大,因而使电路中的电流很小,导致灯泡很暗.要点一 闭合电路的欧姆定律的理解和应用课堂探究突破要点[探究导学]如图所示的闭合电路中,A为电源的正极,B为电源的负极,电路中的电流为I.(1)说明内电路、外电路的构成.(2)在时间t内,内、外电路消耗的电能如何计算?(3)内外电路产生的热是如何转化来的?答案:(1)A,B间电源内部的电路为内电路,A,B间电源外部的电路为外电路.(2)W内=I2rt,W外=I2Rt.(3)由电源提供的能
5、量转化而来.[要点归纳]闭合电路的主要关系式[例1](2019·山东聊城期末)如图所示的电路中,当开关S接a点时,标有“4V,8W”的小灯泡L正常发光,当开关S接b点时,通过电阻R的电流为1A,这时电阻R两端的电压为5V.求:(1)电阻R的值;答案:(1)5Ω(2)电源的电动势和内阻.答案:(2)6V1Ω学霸笔记闭合电路问题的求解方法(1)分析电路特点:认清各元件之间的串、并联关系,电路中有电表时特别要注意电压表测量哪一部分的电压,电流表测量哪个用电器的电流.有时还需要将电路改画,使之变为明晰的串、并电路.(2)求干路中的电流:若各电阻阻值和电动势都已知,可用闭合电路的欧姆定律直接求出;也
6、可以利用各支路的电流之和来求.(教师备用)例1-1:(2018·黑龙江大庆期中)如图所示,已知R3=3Ω,闭合开关后,理想电压表读数为3V,理想电流表读数为2A,某时刻由于电路中R3发生断路,电流表的读数为2.5A,电压表示数为5V,求:答案:(1)2Ω1Ω(1)R1,R2阻值各是多少?答案:(2)10V2Ω(2)电源电动势E和内电阻r各是多少?[针对训练1](2019·福建龙岩期末)在图示的电路中,R1=9Ω,R2=5Ω,当a,b两点间接理想的电流表时,其读数为0.5A;当a,b两点间接理想的电压表时,其读数为1.8V.求电源的电动势和内电阻.答案:3V1Ω要点二 电源U-I图象的理解和
7、应用[探究导学]电池已成为人类生活的亲密伙伴,生活中处处需要电池,新旧电池的主要不同是内阻不同,由闭合电路的欧姆定律可知,电路中电流变大时两极间的电压减小.(1)电源的U-I图象有何特点,能否由U-I图象来确定电源的电动势和内阻?(2)新旧电池反映在电源的U-I图象的区别是什么?答案:(1)由E=U+Ir得U=E-Ir,说明U-I图线是一条直线,直线的斜率为负值.图线在纵轴上的截距即为电源电动势,图线的斜率大小表示电源内
