电机与电器——电动势 闭合电路的欧姆定律.doc

§2-1电动势 闭合电路的欧姆定律 教学目的：理解电动势、端电压、电位的概念，熟练掌握闭合电路的欧姆定律。 教学重点：闭合电路的欧姆定律的应用。 教学难点：端电压随外电阻的变化关系。 教学课时：3课时 教学方法：讲授法 教学过程： 组织教学： 复习导入： 电流形成条件是什么？ 本节是在前一章的基础上进一步学习简单直流电路的基本分析方法及其计算。首先需介绍一个表征电源特性的物理量——电动势。 讲授新课： 一、电动势 1、电源的作用：保持导体两端的电压，使电路中形成电流。 2、闭合电路的组成： 内电路：电源内部的电路； 外电路：电源以外的部分。 3、静电力：正负电荷之间的作用力； 非静电力：反抗静电力的力：来源于化学作用、电磁作用等。 4、电源的供电原理： 在电源内部，非静电力把正（负）电荷从负（正）极移到正（负）极而做功，将其它形式的能转化为电能。 在电源外部，电场力做，将电能转化为其它形式的能。 5、电动势： 物理意义：反映了电源将其它形式的能转化为电能的本领。 概念：非静电力把正（负）电荷从负（正）极经电源内部移到正（负）极而做的功与被移送的电荷量的比值。 （3）公式：E= 单位：V； （4）决定因素：由电源本身决定，与外电路无关。 （5）方向规定为：自负极经电源内部指向正极。 （6）性质：虽有大小和方向，但仍为标量。 说明：电源电动势大小等于电源没有接入电路时两端的电压，可用内阻较大的伏特表粗略测量。 二、闭合电路的欧姆定律 1、几个概念： 内电阻r：电源内部的电阻，即内电路的电阻； 外电阻R：电源外部的电阻，即外电路的电阻； 内电压Ur（Uˊ）：内电路两端的电压； 外电压U（路端电压、端电压）：外电路的电压—电源外部电路两端的电压。 2、闭合电路的欧姆定律 内容：闭合电路内的电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比。 （2）表达式：I= 或E=IR+Ir=U+ Uˊ—即电源电动势等于内外电路电压之和 （3）适用条件：外电路为纯电阻电路。 三、端电压 由E=IR+Ir=U+ Uˊ=U=E- Uˊ=E-Ir和U=IR、Uˊ=Ir、 E=U+ Uˊ及I= 来讨论端电压U随外电阻R的变化关系：（注意：电源的E、r是不变的） R↗————I↘———— Uˊ↘————U↗ I= Uˊ=Ir U=E- Uˊ 特例：外电路开路：R—∞————I=0———— Uˊ=0————U=E 即电源电动势等于开路电压。 （2）R↘————I↗———— Uˊ↗————U↘ I= Uˊ=Ir U=E- Uˊ 特例：外电路短路：R-0—— I=（短路电流）—— Uˊ=E——U=0 此时短路电流很大，会烧坏电源，引起火灾——切忌 2、U随R的变化图线（见课本P18页） 例题分析：（见课本P18页）略 总结：这是一种测量电源电动势和内阻的方法之一，并引申另两种方法。 四、电源向负载输出和功率 由E=IR+Ir两边同乘以I得： EI=UI+I2r=I2R+I2r EI——电源总功率； UI——电源向负载输出功率；I2R——外电阻上消耗的功率； I2r——内电阻上消耗的功率 由上式可知：电源提供的电能，一部分消耗在内电路上，其余都输出到外电路，供外电路消耗。 2、电源输出功率与外电阻R的变化规律：（电源的E和r不变） P=UI=I2R=（）2R=E2R/（R+r）2 =E2R/[（R-r）2+4Rr]= E2/[（R-r）2/R+4r] 当R=r时，P出=Max，则PMax= E2/4R = E2/4r 此种情况称为负载与电源匹配。 （3）P随外电阻R的变化关系曲线（见课本P20页）略 3、电源效率随外电阻R的变化规律： η=P出/P入=UI/EI=I2R/I2（R+r）=R/（R+r）=1/[1+r/R] η随外电阻R增大而增大，但当R=r时，虽输出功率最大，但η却只有50%，并不算高。 例题分析： 1、见课本P20例题2。 2、如图，E=2V，r=0.1Ω，R=1.9Ω，电表对电路没有影响且不被烧坏。则：（1）S接“1”时，电流表读数为_____，电压表读数为______； （2）S接“1”时，电流表读数为_____，电压表读数为______； （3）S接“1”时，电流表读数为_____，电压表读数为______； 课堂小结： 掌握电动势的概念； 熟练应用闭合电路的欧姆定律解决相关的问题。 掌握端电压与外电阻R的变化关系； 理解输出功率与外电阻R的关系。 布置作业： 复习本节课的内容； 课堂练习：P43 习题1、2、3； 3