第1节 闭合电路欧姆定律
[学习目标] 1.知道电源电动势和内电阻,理解电动势的概念。(物理观念)2.掌握闭合电路欧姆定律,并能用来分析、计算闭合电路的有关问题。(科学思维)3.理解路端电压与外电阻的关系,能用闭合电路欧姆定律分析动态电路。(科学思维)
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一、电动势
1.电源
把其他形式的能转化为电能的装置。
2.电动势
(1)物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。
(2)大小:在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压。电动势符号为E,单位为伏特,符号为V。
二、闭合电路欧姆定律
1.闭合电路
(1)电路:一部分是电源外部的电路,称为外电路;另一部分是电源内部的电路,称为内电路。
(2)电压:外电路两端的电压叫作外电压,又叫路端电压,用U外表示;内电路两端的电压叫作内电压,用U内表示。
(3)电动势与内、外电压的关系:在闭合电路中,内、外电路电势的降落等于电源的电动势,即E=U外+U内或E=IR+Ir。
(4)电流:在外电路中,电流由电势高的一端流向电势低的一端;在内电路中,电流由电势低的一端流向电势高的一端。
2.闭合电路欧姆定律
(1)内容:流过闭合电路的电流与电路中电源的电动势成正比,与电路中内、外电阻之和成反比。
(2)公式:I=。
(3)适用的条件为:外电路为纯电阻电路。
三、路端电压与外电阻的关系
1.路端电压与电流的关系公式:U=E-Ir。
2.路端电压与外电阻的关系:根据U=IR=×R=可知,当R增大时,路端电压U增大,当R减小时,路端电压U减小。
3.两种特例
(1)当外电路断路(如开关断开)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。
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1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)电动势越大,电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大。 (√)
(2)电动势的大小等于电源两极间的电压。 (×)
[提示] 电动势大小等于电源未接入电路时两极间电压的大小。
(3)在闭合回路中电流总是从高电势流向低电势。 (×)
[提示] 在电源内部电流由低电势流向高电势。
(4)闭合电路欧姆定律I=的应用是有条件的。 (√)
(5)当电源两端短路时,路端电压等于电源的电动势。 (×)
[提示] 短路时,路端电压为零。
2.下列说法正确的是( )
A.电源的电动势实质上就是电源两极间的电压
B.电源的电动势在数值上等于电源两极间的电压
C.电源的电动势与电压的单位相同,但与电压有本质的区别
D.电动势越大,电源两极间的电压一定越高
C [电动势与电压有本质的区别,二者单位相同,只有电源与外电路断开时,电源两极间的电压在数值上才与电动势相等。]
3.(多选)在闭合电路中,下列叙述正确的是( )
A.闭合电路中的电流与电源电动势成正比,与整个电路的电阻成反比
B.当外电路断开时,路端电压等于零
C.当外电路短路时,电路中的电流无穷大
D.当外电阻增大时,路端电压也增大
AD [由I=可知,A正确;当外电路断开时,电源的电流为0,U=E,B错误;当外电路短路时,R=0,I=,C错误;由U=IR=可知,R增大,U增大,D正确。]