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闭合电路欧姆定律 1．掌握闭合电路欧姆定律，提高分析问题的能力。 2．掌握路端电压的变化规律，理解断路与短路两种特殊情况。 【教学过程】 一、复习旧课 提问：电动势的物理意义是什么？它在数值上等于什么? 答：电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。电动势在数值上等于电路中通过1库仑电量时，电源提供多少焦耳电能。也可以说，电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。接入电路时，电源电动势等于闭合电路内、外电压之和。即 ε=U+U＇ 二、引入新课 [演示实验]实验电路如图1所示。电源用干电池组，电键断开时，伏特表的示数等于电源电动势。电键闭合后，伏待表的示数小于电源电动势。再把变阻器的滑片自左向右移动，这时可以观察到：安培表的示数变大、伏特表的示数变小。反之，把变阻器滑片自右向左移动时，可以看到：安培表的示数变小、伏特表的示数变大。 （实验完毕，提出问题）怎样解释实验过程中观察到的现象？闭合电路中的电流强度与路端电压究竟是怎样随着外电阻变化而变化的？它们之间有什么样的定量关系？这就是今天我们要学习的课题——闭合电路欧姆定律。 三、新课教学 1．推导闭合电路欧姆定律的数学表达式（在教师的启发下，引导学生完成）。 师：上节课，我们通过实验得到这个结论：在闭合电路里，电源电动势等于内、外电压之和，即ε=U+U＇。现在设通过电路的电流强度为I，外电路的电阻为R，内电路的电阻为r。根据欧姆定律，可以把公式ε=U+U＇进一步写成怎样的形式？ 生：根据欧姆定律，外电压U=IR，内电压U＇=ir，代入ε=U+U＇，可以得出： ε=IR+Ir 师：我们要探讨电路里的电流强度I跟哪些因素有关？有什么关系？还需要把公式改变成怎样的形式？ 师：好。这就是闭合电路欧姆定律的数学表达式。它表示：闭合电路的电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比。 师：运用闭合电路的欧姆定律，可以解释刚才实验中观察到的现象。当变阻器滑片自左向右移动时，为什么安培表示数变大而伏特表示数变小？ 生：电源电动势ε和内电阻r是一定的。现在变阻器滑片自左向右移动， I变大，Ir变大，所以外电压（路端电压）U变小。 师：解释正确。反之，当外电阻R变大时，电路里的电流I与路端电压U的变化情况，同学们可以自己思考。闭合电路欧姆定律反映了电路里电流强度I与路端电压U随外电阻R变化的一般规律。 2．讨论闭合电路的两种特殊情况。 师：我们已经讨论了电路里电流强度与路端电压变化的一般情况，现在讨论其中两种特殊情况：断路与短路。先讨论断路，当外电路断开时，外电阻R变成无限大，这时，电流I与路端电压U变为多少？ 生：外电阻R变成无限大，I变为零，Ir也变为零，U等于ε。 师：外电路断开时，路端电压等于电源电动势。我们用伏特表来测定电源电动势就是利用这个道理。虽然这时伏特表本身构成了外电路，但由于伏特表的电阻很大，I很小，Ir也很小，因此U和ε相差很小，只要不要求特别准确，用这个办法来测电动势很方便。 师：再讨论短路。用一根导线把电源两极直接连接起来，即发生短路。发生短路时，外电阻R趋近于零，这时，电流I与路端电压U变为多少？ 生：外电阻R趋近于零，电流I变为无限大。 师：是无限大吗？好好想一想，要有根据。 U=ε-Ir所以路端电压U趋近于零。 师：对。发生短路时，电流不但取决于电动势，还取决于电源的内电阻。电源的内电阻一般都很小，所以短路时电流很大。电流太大不但会烧坏电源，还可能引起火灾。因此电路里要加保险丝预防短路。下面做个短路演示实验，以增强同学们的感性认识。 [演示实验]短路实验电路如图2所示。电源用蓄电池组（6V、2A），小灯泡的规格为“6V、0.3A”，两个并联。电路中加细保险丝以保护蓄电池，为增强演示效果，可将保险丝裸露着。图中虚线表示用一根导线将电源外电路短路。原先小灯泡正常发光。短路时，只见火花一闪，听见“啪”的一声，又见一股青烟冉冉升起，保险丝烧断了，灯也灭了。同学们饶有兴趣、全神贯注地观察着。教师排除短路故障后，接好保险丝，灯复明，同学们微笑了。 3．分析路端电压U跟电流强度I的关系。 根据U=ε－Ir，当I增大时，Ir增大，U就减小。当I减小时，Ir减小，U就增大。路端电压U变化的根本原因在于电源有内电阻r。可以设想，如果电源没有内阻（r=0），不论电流怎样变化，路端电压可以不变，总是等于电源电动势。因此，对理想电源的要求是内阻要很小，使内电压很小，从而保证供电电压的稳定。路端电压跟电流强度的关系可以用U—I图线直观地表示出来。在平面直角坐标系中，用纵轴表示路端电压U，横轴表示电流强度I。请同学们把U=ε－Ir的图像画在笔记本上。（教师将此图画在黑板上，如图3所示。）U=ε－Ir是一次函数，其图像是一条直线。 师：请说明U—I图线与两