《高中物理同步备课学案（2019人教版必修第三册）》第十二章 第二节 闭合电路的欧姆定律

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第2节　闭合电路的欧姆定律
知识点归纳
知识点一、电动势
1．闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路。用电器和导线组成外电路，电源内
部是内电路。
2．非静电力：在电源内部把正电荷从负极搬运到正极的力。
3．电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
4．能量转化：在电源内部，非静电力做正功，其他形式的能转化为电势能，在电源外
部，静电力做正功，电势能转化为其他形式的能。
5．电动势
(1)物理意义：反映电源非静电力做功的本领的大小。
(2)大小：在数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的
功。即 E＝。
(3)单位：伏特(V)。
(4)大小的决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路也
无关。
(5)常用电池的电动势
干电池 铅蓄电池 锂电池 锌汞电池
1.5 V 2 V 3 V 或3.6 V 1.2 V
5．内阻：电源内部导体的电阻。
6．容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：A·h 或mA·h。
7．电动势和电压(即电势差)的区别与联系
电压 U电动势 E
物 理
意义
电场力做功，电能转化为其他形式的能
的本领，表征电场的性质
非静电力做功，其他形式的能转化为电
能的本领，表征电源的性质
定 义
式
U＝，W为电场力做的功 E＝，W为非静电力做的功
单位 伏特(V) 伏特(V)
联系 电动势等于电源未接入电路时两极间的电压值
1
知识点二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
1．描述闭合电路的基本物理量．
(1)内电路、内电阻、内电压：将电源和用电器连接起来，就构成闭合电路，如图所示，
电源内部的电路叫闭合电路的内电路．内电路的电阻叫电源的内阻．当电路中有电流通过
时，内电路两端的电压叫内电压，用 U内表示．
(2)外电路、外电压(又称路端电压)：电源外部的电路叫外电路．外电路两端的电压叫
外电压，也叫路端电压，用 U外表示．
(3)三者关系：E＝U内＋U外．
2．闭合电路欧姆定律．
(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)表达式：I＝。
(3)常用变形公式：E＝IR＋Ir，E＝U外＋U内，U外＝E－Ir。其中 R为外电路的等效电
阻．
(4)适用范围：I＝适用于外电路为纯电阻的闭合电路；U外＝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。
3．闭合电路中的能量转化：如图所示，A为电源正极，B为电源负极，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＝
I2Rt＋I2rt。
知识点三、闭合电路中的功率关系
1．电源的总功率 P：电源将其他形式的能转化为电能的功率，亦即整个电路消耗的总
功率．计算式为：
P总＝EI＝P出＋P内＝U外I＋U内I.(普遍适用)
P总＝I2(R＋r)＝.(仅适用于外电路为纯电阻的电路)
2
2．电源内部消耗的功率：电源内阻的热功率，也称为电源的消耗功率，电源的消耗功
率一定是发热功率．计算式为：
P内＝I2r＝U内I＝P总－P出．
3．电源的输出功率：外电路上消耗的功率，计算式为：
P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内．(普遍适用)
P出＝I2R＝.(仅适用于外电路是纯电阻的电路)
4．纯电阻电路中，电源输出功率随外电路电阻而变化
P出＝I2R＝＝.
由上式可以看出
(1)当R＝r时，电源的输出功率最大为 Pm＝.
(2)当R＜r时，随着 R的增大输出功率越来越大．
(3)当R＞r时，随着 R的增大输出功率越来越小．
(4)当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻 R1和R2，且 R1·R2＝r2.
(5)P 出与R的关系如图所示：
5．闭合电路上功率分配关系为：P＝P出＋P内．即EI＝UI＋I2rt.
闭合电路上功率分配关系，反映了闭合电路中能量的转化和守恒，即电源提供的电能，
一部分消耗在内阻上，其余部分输出给外电路，并在外电路上转化为其他形式能．
能量守恒的表达式为：
EIt＝UIt＋I2rt(普通适用)，
EIt＝I2Rt＋I2rt(只适用于外电路为纯电阻的电路)．
6．电源的效率．
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，
因此 R越大，η越大；当 R＝r时，电源有最大输出功率，效率仅为 50%.
7．闭合电路的电源及电阻的 U－I图像
当电阻 R接入电动势为 E的电源两端时，电源和电阻的 U－I图像如图所示。
3
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