电源电动势闭合电路欧姆定律.ppt
2.3电源电动势和内阻闭合电路欧姆定律,电源的特点,1.电源能维持电荷的流动是因为它具有把自由电荷从负极经电源内部搬运到正极的能力2.正负极堆积着正负电荷，所以电源内部存在着由正极指向负极的静电场3.要把电荷从负极搬运到正极就要克服静电场对电荷的作用力4.一定存在着“非静电力”，它像个“搬运工”5.即使是把相同的电荷量从负极移到正极，非静电力在不同的电源中做的功也不一样，就像把相同的重物从一楼搬上二楼，人力做的功不一样(层高不同)6.看来非静电力对电荷做的功与电荷的比值有特殊意义(相当于楼房的层高)定义为电动势,正极,负极,电源,+,+,E,一.电动势和内电阻 1.电动势：（1）物理意义：表征电源将其它形式能转化为电能本领的物理量。（2）定义：非静电力把正电荷从电源负极移到正极所做的功与被移送电量的比。（3）方向：,*为了便于计算规定 E 的方向由负极板经内电路指向正极板，即正电荷运动的方向。,电源电动势的两点说明,电源电动势是描述电源本身性质的物理量，由电源的材料、结构决定。从电路中能量转化的角度来说，电动势等于电源内移动单位电荷时其他形式能转化为电能的多少。,(E=W非静电力/q),例题：关于电动势，下列说法中正确的是 A在电源内部，由负极到正极的方向为电动势的方向B在闭合电路中，电动势的方向与内电路中电流的方向相同C电动势的方向是电源内部电势升高的方向D电动势是矢量,ABC,内电压:电流通过电源内电路时，也有电压降落 U内=Ir,电动势和内电阻势表征电源特征的物理量。,2.内电阻：电源内电路上的电阻,电源外部电流从正极板到负极板叫外电路。,电源内部电流从负极板到正极板叫内电路。,讨论1.合上开关,在一段时间内,电路中有电流的同时伴随能量的转化,整个电路中电能转化为什么能?各是什么?2.电路中的电能又是什么能转化来的?在电源内部是如何实现?如何表达各能?,内电路,外电路,3、以上各能量之间有什么关系？,化学能,电能,内能,非静力作功,电流作功,W=EqEIt,E外=I2Rt,E内=I2rt,根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。,W=E外+E内,即：EIt=I2Rt+I2rt,二.闭合电路欧姆定律1.内容：闭合电路中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,适用条件:对纯电阻电路,2.闭合电路欧姆定律表达形式有：E=U外+U内（I、R间关系）U=E-Ir（U、I间关系）（U、R间关系）,铜极板上有Cu+离子沉积，在锌极板处Zn+溶解；动态平衡下溶液内各处电位相等。,电源开路时：A、B、C、D各处电位如图所示,电位跃变由电源决定,电源开路时，路端电压等于电动势。,化学电池,外电路接通时,定义为内阻上压降,a,b,5,两个特例：,（2）外电路短路时,（1）外电路断路时,3.能用欧姆定律推出的结论：,（1）当外阻增大时，路端电压增大，电流变小，内电压变小。,（2）当外阻减小时，路端电压减小，电流变大，内电压变大。,（3）断路时，I0，U外E,（4）短路时，R0，IE/r，U外0,用闭合电路欧姆定律 E=U+I r来分析路端电压随着外电阻的变化：,解：根据全电路欧姆定律，可列出方程组,【例1】如图所示，R1=8.0 W，R2=5.0 W，当单刀双掷开关 S 扳到位置 1 时，则得的电流 I1=0.20 A；当S 扳到位置 2 时，测得电流 I 2=0.30 A。求电源电动势E 和内电阻Ri。,消去E，可得电源的内电阻为,电源的电动势为,讨论：此例给出了一种测量电源电动势和内电阻的方法。,【例2】4 盏“220 V，100 W”的灯泡，并联后接在电动势为220 V、内阻为 2 W的电源上。（1）只打开 1 盏灯时，此灯两端的电压是多少？（2）同时打开4 盏灯时，此灯两端的电压又是多少？,解:（1）根据灯泡上的额定电压和额定功率，计算出灯泡的电阻为,只打开1盏灯时，外电阻R1=484 W，电路中的电流为,（2）同时打开4盏灯时，外电阻为,电灯两端电压为,讨论：从此例可以看出，并联的电灯开得越多，外电阻就越小，端电压就越小。,电灯两端的电压为,1.已知电路中的电源电动势是1.5 V，内电阻是0.1 W，外电路的电阻是1.4 W。求电路中的电流 I 和端电压U。,解：根据全电路欧姆定律，电路中的电流为,端电压为,练 习,解：根据全电路欧姆定律，列方程得,2.如图所示，当滑动变阻器的滑片在某一位置时，电流表和电压表的读数分别是 I1=0.20 A，U1=1.98 V；改变滑片的位置后，两表的读数分别为 I 2=0.40 A，U 2=1.96 V。求电源的电动势和内电阻。,解之得,三电源的伏安特性（路端电压随电流变化的图像）,两图像的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率.,a为电源的U-I图象，图像纵截距表示电源的电动势E，图像斜率正切值的绝对值表示内电阻，即：tan=r b为外电阻的U-I图象.,【例3】如图，电源的内阻不可忽略已知定值电阻R1=10，R2=8当电键S接位置1时，电流表的示数为0.20A那么当电键S接位置2时，电流表的示数可能是下列的哪些值 A.0.28A B.0.25A C.0.22A D.0.19A,I/A,U/V,O,R=10,R=8,0.2,2.0,0.25,3.如图，图线a是一电源的伏安特性曲线，图线b是一定值电阻的伏安特性曲线若已知该电源的内阻为2.0，则这只定值电阻的阻值为_,练 习,
