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4.电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律
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核心素养
1.知道电源电动势和内阻的概念。
2.理解闭合电路欧姆定律、路端电压和电流的变化规律。
3.了解路端电压与外电阻的关系,能利用闭合电路欧姆定律分析动态电路。
物理观念:了解电动势、内阻。
科学思维:熟练应用闭合电路欧姆定律的内容进行计算和分析。
科学探究:掌握路端电压与负载之间的关系,并能对闭合电路进行动态分析。
必备知识·自主学习
一、探究决定导体电阻的因素
(1)在电源的外部和内部,电场方向如何?负电荷将怎样移动?电场力做正功还是负功?
(2)在电源的内部是什么力来克服电场力做功使负电荷从电源的正极运动到负极的?
(1)提示:外部,电流由正极流向负极;内部,电流由负极流向正极;负电荷在外部由负极流向正极,内部由正极流向负极;电场力在外部做正功,内部做负功。
(2)提示:非静电力
1.电源:把其他形式的能转化为电能的装置。
2.电动势:
(1)物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电势能特性的物理量。
(2)大小:在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电势差。电动势符号为E,单位:伏特,单位符号:V。
3.电源的内阻:电源内部电路上的电阻,简称内阻。
二、闭合电路欧姆定律
1.闭合电路:
(1)电路组成:一局部是电源外部的电路,称为外电路,另一局部是电源内部的电路,称为内电路。
(2)电路电压:外电路两端的电压称为外电压;内电路两端的电压叫作内电压。
(3)电路电阻:外电路的电阻称为外电阻;内电路的电阻称为内电阻,简称内阻。
(4)电路电流:在外电路中,电流由电源正极流向负极;在内电路中,电流由电源负极流向正极。
2.闭合电路欧姆定律:
(1)内容:在外电路为纯电阻的闭合电路中,电流的大小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=。
(3)适用条件:①适用于外电路为纯电阻的电路,②、③适用于一切电路。
三、路端电压与负载的关系
1.路端电压与电流的关系:U=E-Ir。
2.路端电压随外电阻的变化规律:
(1)根据闭合电路的欧姆定律,当外电阻增大时,电流减小,路端电压增大;当外电阻减小时,电流增大,路端电压减小。
关键能力·合作学习
知识点一电动势和电压的区别和联系
比拟工程
电动势
电压
物理意义
不同
表征电源将其他形式的能转化为电能的特性
表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领
数值大小
不同
数值上等于电源未接入电路时两极间的电势差
数值上等于将单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功
决定因素
不同
由电源本身决定
由电源、导体的电阻及导体的连接方式决定
联系
电路闭合:E=U内+U外;电路断开:E=U外
情境:
讨论:
(1)两块电池的电动势不同说明什么?
提示:电动势表征电源将其他形式的能转化为电能的特性。
(2)有同学说:“由于电动势不同,两块电池接入电路后,电池的两端电压一定不同。〞这种说法对吗?
提示:说法不对。电压与电源、导体的电阻和导体连接方式有关,所以不同电源两端的电压可能相同。
【典例】关于电源的电动势,以下说法正确的选项是()
A.同一电源接入不同的电路,电动势会发生变化
B.电动势公式E=中的W与电压公式U=中的W是一样的,都是电场力所做的功
D.1号干电池比7号干电池的体积大,所以1号干电池比7号干电池的电动势大
【解析】选C。电动势反映电源本身的特性,与外电路的结构无关,把同一电源接在不同的电路中,电源的电动势不变,A错误;电动势公式E=中的W是指非静电力做的功,电压公式U=中的W是指电场力所做的功,B错误;电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移到正极所做的功,C正确;电动势的大小与体积无关,干电池的电动势都是1.5V,1号干电池比7号干电池的体积大,但电动势相同,D错误。应选C。
1.(多项选择)(2021·德阳高二检测)关于电源的电动势,下面说法正确的选项是()
A.电动势E=1.5V表示电路中每通过1C电量,电源将1.5J其他形式能转化为电能
B.电源电动势等于电路内外电压之和,公式为:E=U+U
C.电源的电动势跟电源的体积有关,跟外电路有关
D.电动势有方向,因此电动势是矢量
【解析】选A、B。电源的电动势为1.5V表示电路中每通过1C的电量,电源把1.5J的其他形式的能转化为电能,故A正确;由闭合电路欧姆定律可知,电源电动势等于电路内外电压之和,公式为:E=U+U,故B正确;E反映电源本身的特性,跟电源的体积无关,跟外电路无关,故C错误;电动势有方向,但电动势运算时不遵守矢量的运算法那么——平行四边形定那么,所以电动势是标量,故D错误。
2.随着中国电信业的开展,国产在市场上已经占有了相当大的市
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