第4節(jié)1課時電源的電動勢和內(nèi)阻 閉合電路的歐姆定律

歐姆德國：（1787年5月——1854年7月）4.電源的電動勢和內(nèi)阻閉合電路歐姆定律

P55:一天晚上,小聰和幾個同學(xué)在使用手電筒時發(fā)現(xiàn),按一下開關(guān),手電筒不亮!打開看看,小電燈泡沒壞,也沒有出現(xiàn)電路斷路的情況;再用電壓表直接接在干電池正負極間,測得的電壓是1.3V.有電壓為什么手電筒卻不亮呢?

P55:活動:在電路斷開時,用電壓表分別測量1號、２號、5號干電池兩極間的電壓和鉛蓄電池兩極間的電壓,從測量數(shù)據(jù)中,你能看到什么特點?想一想,電池兩極間的電壓是怎樣形成的?(1)電源有正負兩個極,正極的電勢高,負極的電勢低,兩極間存在著穩(wěn)定的電勢差.一.電源1.電源的作用:怎樣獲得持續(xù)的電流呢?用電源替代正負極板(2)不同種類的電源兩極間電壓不相等2.電源的工作原理ABEE′(1)金屬導(dǎo)體兩端存在電勢差,自由電子從B端運動到A端,從這個電路來看自由電子從電源的負極向正極定向移動.(2)電源的正極聚集電子,負極聚集相應(yīng)數(shù)量的正電荷,在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生了附加電場,當E合=0時,自由電荷的定向移動會停止(3)電源的作用把在正極聚集的自由電子通過電源的內(nèi)部移送到電源的負極,使金屬導(dǎo)體內(nèi)部不可能產(chǎn)生附加電場,這樣電路中就保持有持續(xù)的電壓,在電源的內(nèi)部自由電子被電源從正極搬移到負極,在外部又從負極流向正極電路中電流的方向:在電源的內(nèi)部電流從負極流向正極,在電源的外部電流從正極流向負極(4)電源的工作原理在電源的內(nèi)部自由電子是在電場力的作用下從正極移送到負極去的嗎?自由電子被電源從高電勢的正極搬移到低電勢的負極,只能是除電場力以外的其它力(統(tǒng)稱為非靜電力)把電子從正極搬到了負極,在此過程中非靜電力做正功,電場力做了負功,消耗了其它形式的能,使電能增加.電源的工作實質(zhì)就是將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能如:干電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能.水力發(fā)電將機械能轉(zhuǎn)化為電能.核電站將核能轉(zhuǎn)化為電能整個電路中能量的轉(zhuǎn)化情況:電源內(nèi)部電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能,在外電路上電能又轉(zhuǎn)化為其它形式的能.3.電源的電動勢不同的電源,電源兩極間的電壓是不一樣的,不接用電器時,干電池兩極間的電壓約為1.5V,蓄電池的電壓約為2V.這說明把等量的負電荷從電源內(nèi)部的正極搬移到負極(或把正電荷從負極搬移到正極),非靜電力克服電場力所做的功不同.因而把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)也不同.為了表示電源的這種特性我們引入了電源的電動勢,用符號E表示.

(1)電源的電動勢反映的是電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)大小的物理量.電源的電動勢越大,把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本領(lǐng)越強.

(2)電源的電動勢是由電源本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的,與外電路無關(guān),與外電路上的用電器無關(guān).電源的電動勢在數(shù)值上等于把1C的電荷從正極搬移到負極時,非靜電力所做的功(克服電場力所做的功)或電路中流過1C的電量時電源所能提供的電能

(5)電動勢的方向:如:干電池上標有”1.5V”,表示干電池的電動勢為1.5V.

(4)電源電動勢的定義：在電源內(nèi)部非靜電力把單位正電荷從電源的負極移到正極所做的功

(3)電動勢的大小:電源沒有接入電路時,正負兩極間的電壓,電動勢的單位:V規(guī)定其方向為電源的負極指向正極.但它是標量

或：在源內(nèi)部非靜電力把正電荷從負極移送到正極所做的功跟被移送的電荷量的比值叫做電源的電動勢。P56活動:探究小燈泡變暗的原因逐次閉合開關(guān),燈泡逐漸變暗.逐次閉合開關(guān),燈泡逐漸變暗,電壓表示數(shù)逐漸變小.逐次閉合開關(guān),燈泡逐漸變暗,電壓表示數(shù)逐漸變小,說明電源內(nèi)部也存在著電阻.二.電源的內(nèi)阻P56討論交流三.閉合電路的歐姆定律:1、閉合電路的組成：電源,電鍵,用電器,導(dǎo)線(3)外電路:電源以外的電路(包括用電器,導(dǎo)線,電鍵等)(1)內(nèi)電路:電源內(nèi)部的電路(如發(fā)電機線圈、電池內(nèi)溶液等)(4)外電路有外電阻R(2)內(nèi)電路有內(nèi)電阻r閉合電路部分電路內(nèi)電路外電路rERK2.閉合電路的電流.電阻.電壓的關(guān)系:(1)閉合回路的電流方向在內(nèi)電路中,即在電源內(nèi)部,通過非靜電力做功使正電荷由負極移到正極,所以電流方向為負極流向正極。在外電路中,電流方向由正極流向負極,沿電流方向電勢降低。(2)內(nèi)電路與外電路中的電流強度是相同的。(3)閉合電路的總電阻等于內(nèi).外電阻之和.R總=R+r(4)閉合電路中的電勢變化情況A.在外電路中,沿電流方向電勢降低。B.在內(nèi)電路中,一方面,存在內(nèi)阻,沿電流方向電勢也降低;另一方面,沿電流方向存在電勢“躍升”。bdacababcd因電流在閉合電路中流動一周時,其總的電勢降落為U總=U內(nèi)+U外,為了維持電路中有持續(xù)的電流,在電源內(nèi)部.由負極到正極,電勢必須要升高,升高的數(shù)值就應(yīng)為電源的電動勢.所以:C.閉合電路總的電勢降落等于外電路的電勢降落和內(nèi)電路的電勢降落之和(也稱為內(nèi)外電壓之和).3.電源電動勢與內(nèi)外電勢降(電壓)的關(guān)系:U內(nèi)內(nèi)電路U內(nèi)U外SI外電路EU總=U內(nèi)+U外(1)電源的電動勢E在數(shù)值上等于內(nèi)外電壓之和.E=U總=U內(nèi)+U外U內(nèi)內(nèi)電路U內(nèi)U外SI外電路E(2)在電源內(nèi)部,從負極到正極,電勢升高E,同時降低U內(nèi),這是兩個不同的物理過程.從電源負極到正極,電勢升高E,這是電源的本質(zhì),是其他力克服電場力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的結(jié)果.電源內(nèi)部有內(nèi)電阻,電流流過內(nèi)電阻就會使電勢降低,并使電阻發(fā)熱,這是電流做功,把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的結(jié)果.閉合電路中電勢升降可用“兒童滑梯”做類比：兒童滑梯兩端的高度差相當于內(nèi)外電阻兩端的電勢差。電源就象升降機，升降機舉起的高度相當于電源的電動勢。4.閉合電路的歐姆定律:如圖所示:E=U內(nèi)+U外根據(jù)歐姆定律可得:(1)公式:(2)表述:在外電路為純電阻的閉合電路中,電流的大小跟電源的電動勢成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比.是外電路上總的電勢降落,習(xí)慣上叫路端電壓.是內(nèi)電路上的電勢降落,習(xí)慣上叫內(nèi)電壓.（4）研究對象是整個電路。(3)

只適用于純電阻電路;而E=U內(nèi)+U外,

U外=E-U內(nèi)=E-Ir適用于一切閉合電路.P58例題:例：將電動勢為3.0V的電源接入電路中，測得電源兩極間的電壓為2.4V，當電路中有6C的電荷流