【精准解析】高中物理人教版选修3-1教师用书：第2章7　闭合电路的欧姆定律含解析

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7　闭合电路的欧姆定律
[学习目标]　1.[物理观念]会从能的守恒和转化定律推导出闭合电路的欧姆定
律。2.[物理观念]理解内、外电压，理解闭合电路的欧姆定律。(重点)3.[科学思
维]会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，会进行相关的电路分析和
计算。(难点)
一、闭合电路的欧姆定律
1．描述闭合电路的几个基本物理量
用导线把电源、用电器连接起来就构成了闭合电路，如图所示。
① 内电路：电源内部的电路叫作内电路，其电阻叫作内电阻，通常用 r表示。
闭合电路中，通常用 U内表示 Ir，它是内电路的电势降落，称为内电压。
② 外电路：电源两极之间的外部电路叫作外电路，其电阻叫作外电阻。
闭合电路中，通常用 U外表示 IR，它是外电路的电势降落，称为外电压，也
常称为路端电压，简单地记为 U。
2．闭合电路中的能量转化
如图所示，电路中电流为 I，在时间 t内，非静电力做功等于内外电路中电能
转化为其他形式的能的总和，即 EIt＝I 2
Rt ＋ I 2
rt 。
3．闭合电路的欧姆定律
(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和
成反比。
(2)公式：I＝；适用范围：纯电阻电路。
(3)常用的变形公式：E＝U
外＋ U
内或U外＝E － Ir ；适用范围：任何闭合电路。
二、路端电压与负载的关系
1．路端电压与外电阻的关系：U外＝E－U内＝E－r。
结论：① R增大→U外增大；②外电路断路时 U外＝E；③外电路短路时 U外
＝0。
2．路端电压与电流关系
(1)公式：U外＝E － Ir 。
(2)图象(UI 图象)：如图所示是一条倾斜的直线，该直线与纵轴交点的坐标表
示电动势
E ，斜率的绝对值表示电源内阻
r 。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)电动势越大，闭合电路的电流就越大。 (×)
(2)电源的内阻越大，闭合电路的电流就越小。 (×)
(3)电源一定时，负载电阻越大，电流越小。 (√)
(4)电源发生短路时，电流为无穷大。 (×)
(5)外电路断路时，电源两端的电压就是电源电动势。 (×)
2．一太阳能电池板，测得它的开路电压为 800 mV，短路电流为 40 mA。若
将该电池板与一阻值为 20 Ω 的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是(　　)
A．0.10 V　　B．0.20 V　　C．0.30 V　　D．0.40 V
D　[电源电动势为 0.8 V，根据 I短＝，解得 r＝＝20 Ω，所以 U＝E＝0.4
V，D正确。]
3．(多选)如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的 UI 图象，则下列
说法中正确的是(　　)
A．电动势 E1＝E2，短路电流 I1>I2
B．电动势 E1＝E2，内阻 r1>r2
C．电动势 E1>E2，内阻 r1<r2
D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源 2的路端电压变化较大
AD　[由图象可知两电源的 UI 图线交纵轴于一点，则说明两电源的电动势相
同；交横轴于两不同的点，很容易判断电源 1的短路电流大于电源 2的短路电流，
则A项正确。又由两图线的倾斜程度可知图线 2的斜率的绝对值大于图线 1的斜
率的绝对值，即电源 2的内阻大于电源 1的内阻，则可知 B、C项错误。由图象
可判断当两电源的工作电流变化量相同时，电源 2的路端电压的变化量大于电源
1的路端电压的变化量，可知 D项正确。]
对闭合电路欧姆定律的理解应用
1.闭合电路中的几个关系式
几种形式 说明
(1)E＝U＋U内(1)I＝和 U＝E只适用于外电路为纯电阻的闭
合电路
(2)由于电源的电动势 E和内电阻 r不受 R变
化的影响，从 I＝不难看出，随着 R的增加，
电路中电流 I减小
(3)U＝E－Ir 既适用于外电路为纯电阻的闭合
电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电
路
(2)I＝
(3)U＝E－Ir (U、I间关系)
(4)U＝E (U、R间关系)
2.特别提醒
(1)外电路短路时电路中电流较大，为防止将电源、电路烧坏或引发火灾事故 ，
一般不允许这种情况发生。
(2)外电路含有非纯电阻元件(如电动机、电解槽等)时，不能直接用欧姆定律
解决电流问题，可以根据串、并联电路特点或能量守恒定律列式计算。
【例 1】　如图所示的电路中，当 S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)
的示数各为 1.6 V 和0.4 A。当 S断开时，它们的示数各改变 0.1 V 和0.1 A，求电
源的电动势和内电阻。
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