电源和电动势.docx

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电源和电动势

【课题】1.5电源和电动势

【教学目标】

1、掌握什么是电源、电源力、电动势

2、掌握电动势与电压的区别

【教学重点】

电动势

【教学难点】

电动势与电压的区别

【课时安排】

2课时．（90分钟）总课时10

【教学过程】

复习：

电压和电位

导入：

电源我们平时都有所了解、那么电源到底有什么作用呢？

电源有哪些种类？

新授：

一、电源

1、定义：

电源是把其它形式的能转换成电能的装置。

2、种类：

干电池或蓄电池把化学能转换成电能；光电池把太阳的光能转化成电能；发电机把机械能转化成个电能等等。

二、电源电动势

A．电源力

电源力是存在于电源部的，能使正电荷从负极源源不断地流向正极的一种非静电性质的力。

它的存在保证了正负极之间的电压不变，这样电路中才能有持续不变的电流。

B．电动势

在电源部，电源力不断地把正电荷从低电位点移动到高电位点。

在这个过程中，电源力要克服电场力做功，这个做功过程就是电源将其它形式的能转换成电能的过程。

对于不同的电源，电源力做功的性质和大小不同，为此引入电动势这个概念。

电动势是用来表征电源生产电能本领大小的物理量。

1、电动势定义：

在电源部，电源力把正电荷从低电位点（负极板）移动到高电位点（正极板）反抗电场力所做的功与被移动电荷的电荷量之比，叫做电源的电动势。

用公式表示为：

（电源电动势定义式）（式1-6）

式中W——电源力移动正电荷所做的功，单位为焦[耳]，符号为J；

Q——电源力移动的电荷量，单位是库[仑]，符号为C；

E——电源电动势，单位是伏[特]，符号为V。

2、电源电动势的方向：

电源电动势的方向规定为由电源的负极（低电位点）指向正极（高电位电）。

在电源部的电路中，电源力移动正电荷形成电流，电流的方向是从负极指向正极；在电源外部电路中，电场力移动正电荷形成电流，电流方向是从电源正极流向电源负极.

三、例题讲解

略。

（见教材§1.5例题）

五、作业布置

第9页：

1、2、3题

6、教学后记

【课题】1.6电阻和电阻定律

【教学目标】

1、掌握物质的分类

2、什么是电阻、电阻的大小与哪些因素有关

【教学重点】

电阻定律

【教学难点】

电阻定律的应用

【课时安排】

2课时．（90分钟）总课时12

【教学过程】

复习：

电源和电动势

导入：

根据物质导电能力的强弱，一般可以分为导体、绝缘体和半导体

新授：

一、电阻

1、定义：

表示物质对带电粒子定向移动存在阻碍作用的物理量称为电阻。

在一般条件下，任何物质都存在分子热运动，所以任何物体都有电阻。

当有电流流过时，都要消耗一定的能量。

二、电阻定律

1、容

在温度不变时，一定材料制成的导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的截面积成反比。

这个实验规律叫做电阻定律。

2、用公式表示

（式1-7）

式中ρ——电阻率，单位是欧[姆]米，符号为Ω·m，

L——导体的长度，单位是米，符号为m；

S——导体的截面积，单位是平方米，符号为㎡；

R——导体的电阻，单位是欧[姆]，符号为Ω。

在国际单位制中，电阻的常用单位还有千欧（kΩ）和兆欧（MΩ）：

1kΩ=103Ω

1MΩ=103kΩ=106Ω

三、电阻与温度的关系

对金属导体而言，温度升高使分子的热运动加剧，电荷运动时碰撞运动次数增多，受到的阻碍作用加大，导体的电阻增加。

有些半导体，温度升高自由电荷数目增加所起的作用超过分子热运动加剧所起的阻碍作用，电阻减少。

电阻随温度的变化关系可表示为

（式1-8）

式中R1——导体在温度t1时的电阻；

R2——导体在温度t2时的电阻；

α——导体的温度系数，单位为1/℃。

四、例题讲解

【例题1】一根铜导线长L=2000m，截面积S=2㎜2，导线的电阻是多少？

解：

查表可知铜的电阻率

，由电阻定律可求得

五、作业布置

第11页：

1、2题

教学后记

【课题】1.7电路和欧姆定律

【教学目标】

1.掌握电路组成及各部分的作用

2.熟记电路图常用符号

3.掌握欧姆定律的容及应用

【教学重点】

欧姆定律

【教学难点】

欧姆定律的应用

【课时安排】

2课时．（90分钟）总课时14

【教学过程】

复习：

电阻和电阻定律

导入：

物理的力多是物体直接接触而产生的，而静电力是由特殊物质作媒介而发生相互作用的

新授：

大家初中学习过电流等于电压除以电阻那是部分电路欧姆定律，我们今天除了学习部分电路欧姆定律外还要学习全电路欧姆定律

一、电路

电路——由实际元件构成的电流的通路。

归纳总结：

电路由电源、负载、连接导线、控制和保护装置四部分组成。

（1）、电源——向电路提供能量的设备。

它能把其它形式的能转换成电能。

常见的电源有干电池、蓄电池、发电机等。

（2）、负载——即用电器，它是各种用电设备的总称。

其作用是把电能转换为其他形式的能，为人们服务，如白炽灯、电动机、电加热器等。

（3）、连接导线——它把电源与负载接成闭合回路，输送和分配电能。

一般常用的导线时铜线和铝线。

（4）、控制和保护装置——用来控制电路的通断，保护电路的安全，使电路能正常工作，如开关、保险丝（熔断器）、继电器等。

电路的功能：

（1）、电力系统中的电路可对电能进行传输、分配和转换。

（2）、电子技术中的电路可对电信号进行传递、变换、储存和处理。

二、部分电路欧姆定律

1、在电阻一定时，导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比，在电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比。

把以上实验结果综合起来得出结论，即欧姆定律。

2、如图1-21（教材）所示，图中电阻R上的电压参考方向与电流参考方向是一致的，称为关联参考方向。

此时，部分电路欧姆定律可以用公式表示为

（式1-9）

3、注意：

（1）、当U、I见为非关联参考方向（U、I参考方向相反）时，欧姆定律应写成

，式中“-”号切不可漏掉；

（2）、电阻值不随电压、电流变化而变化的电阻叫做线性电阻，由线性电阻组成的电路叫线性电路。

阻值随电压、电流的变化而改变的电阻，叫非线性电阻，含有非线性电阻的电路叫非线性电路。

三、全电路欧姆定律

全电路是一个由电源和负载组成的闭合电路，对全电路进行分析研究时，必须考虑电源的阻。

如图R为负载的电阻、E为电源电动势、r为电源的阻。

全电路欧姆定律可用公式表示为

（式1-10）

式中E——电源电动势，单位是伏[特]，符号为V；

R——负载电阻，单位是欧[姆]，符号为Ω；

R0——电源阻，单位是欧[姆]，符号为Ω；

I——闭合电路中的电流，单位是安[培]，符号为A。

闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻（电路电阻与外电路电阻之和）成反比。

外电路电压U外又叫路端电压或端电压，U外=E-R0I。

当R增大时，I减小，R0I减小，U外增大。

当R～∞（断路），I～0，则U外=E，断路时端电压等于电源电动势。

四、例题讲解

【例题1】部分电路欧姆定路例题练习

某段电路的电压是一定的，当接上10Ω的电阻时，电路中产生的电流是1.5A；若用25Ω的电阻代替10Ω的电阻，电路中的电流为多少？

解：

电路中电阻为10Ω时，由欧姆定律得

用25Ω的电阻代替10Ω的电阻，电路中电流I’为

【例题2】全电路欧姆定律分析

有一闭合电路，电源电动势E=12V,其阻R0=2Ω，负载电阻R=10Ω，试求：

电路中的电流、负载两端的电压、电源阻上的电压降。

解：

根据全电路欧姆定律

由部分电路欧姆定律，可求负载两端电压

电源阻上的电压降为

五、作业布置

第14页：

1、2题

教学后记

【课题】1.8电能和电功率

【教学目标】

1.学习什么是电能、电能的计算方法

2.学习什么是电功率、电功率的计算方法

3.掌握功率平衡的原理

【教学重点】

电能、电功率的计算方法

【教学难点】

电能、电功率的计算方法

【课时安排】

2课时．（90分钟）总课时16

【教学过程】

复习：

电路和欧姆定律

导入：

电流能使电灯发光，发动机转动，电炉发热……这些都是电流做功的表现。

新授：

一、电能

在电场力作用下，电荷定向运动形成的电流所做的功叫做电能。

电流做功的过程就是将电能转换成其它形式的能的过程。

电能可用以下公式计算

（式1-11）

式中U——加在导体两端的电压，单位是伏[特]，符号为V；

I——导体中的电流，单位是安[培]，符号为A；

t——通电时间，单位是秒，符号为s；

W——电能，单位是焦[耳]，符号为J。

上式表明，电流在一段电路上所做的功，与这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比。

对于纯电阻电路，欧姆定律成立，电能也可由下式计算。

二、电功率

电流在单位时间所做的功叫做电功率。

它是描述电流做功快慢的物理量。

电功率的计算公式为

（电功率定义式）（式1-12）

式中W——电流所做的功（即电能），单位是焦[耳]，符号为J；

t——完成这些功所用的时间，单位是秒，符号为s；

P——电功率，单位是瓦[特]，符号为W.

在直流情况下，且电流与电压为关联参考方向是，电功率有如下表示形式：

（式1-13）

如果电流、电压为非关联参考方向，式1-13前面应加“-”。

在这个规定下，P＞0说明电路元件在消耗（吸收）电能；反之P＜0则为发出（供出）电能。

对于线性电阻元件而言，电功率公式还可以写成

三、电路中的功率平衡

在一个闭合回路中，根据能量守恒和转化定律，电源电动势发出的功率，等于负载电阻和电源阻消耗的功率。

即

四、例题讲解

小结

（1）、电能与电功率实质上是能量转化与守恒定律在电路

中的体现。

（2）、可以熟练应用公式计算电能与电功率。

五、作业布置

第16页：

1、2题

教学后记

【课题】1.9电源的最大输出功率

【教学目标】

1.掌握负载匹配的条件

2.会运用负载匹配的条件解相关题目

【教学重点】

负载匹配的条件

【教学难点】

公式推导

【课时安排】

2课时．（90分钟）总课时18

【教学过程】

复习：

电能和电功率

导入：

在闭合电路中，电源电动势所提供的功率，一部分消耗在电源的电阻r上，另一部分消耗在负载电阻R上，R为何值，负载能从电源处获得最大的功率。

新授：

一、讨论

由全电路欧姆定律的学习，我们知道：

在一个完整的电路当中，电源电动势提供的功率一部分消耗在电源的电阻R0上，另一部分才作用于负载电阻R上。

在实际应用中，只有消耗在负载上的功率对我们才是有意义的，下面让我们来研究一下在什么条件下，负载消耗的功率可以达到最大值。

电源输出的功率就是负载电阻R所消耗的功率，即

①

下面要讨论的是，当R为何值，负载能从电源出获得最大功率。

根据全电路欧姆定律

②

将I带入负载电阻所消耗的功率——式①中，得到

③

对于一个电路而言，电源电动势E、电源阻R0是一定的，

只有当分母最小时，功率P有最大值，所以，只有当R=R0时，P值最大。

二、最大功率输出定理：

当负载电阻R和电源阻R0相等时，电源输出功率最大（负载获得最大功率Pm），即当R=R0时，

（式1-14）

三、例题讲解

第17页

小结

最大功率输出定理：

负载电阻等于电源阻时，电源输出的功率最大，

即当R=R0时，

五、作业布置

第17页：

1、2、3题

教学后记

【课题】2.1电阻串联电路&2.2电阻并联电路

【教学目标】

1.掌握电阻串并联电路的特点

2.掌握分压器的原理

3.并会运用相关知识解相关题目

【教学重点】

电阻串并联电路的特点

【教学难点】

特点的应用

【课时安排】

2课时．（90分钟）总课时20

【教学过程】

复习：

电源的最大输出功率

导入：

新授：

一、串联电路

把几个电阻一次连接起来，组成中间无分支的电路，叫做电阻串联电路。

如下图1所示为两个电阻组成的串联电路。

串联电路的特点：

串联电路中电流处处相等。

当n个电阻串联时，则

（式2-1）

2.电路两端的总电压等于串联电阻上分电压之和。

（式2-2）

3.电路的总电阻等于各串联电阻之和。

R叫做R1，R2串联的等效电阻，其意义是用R代替R1，R2后，不影响电路的电流和电压。

在图1中，（b）图是（a）图的等效电路。

当n个电阻串联时，则

（式2-3）

4.串联电路中的电压分配和功率分配关系。

由于串联电路中的电流处处相等，所以

上述两式表明，串联电路中各个电阻两端的电压与各个电阻的阻值成正比；各个电阻所消耗的功率也和各个电阻阻值成正比。

推广开来，当串联电路有n个电阻构成时，可得串联电路分压公式

……

提示：

在实际应用中，常利用电阻串联的方法，扩大电压表的量程。

二、电阻并联电路

把两个或两个以上的电阻接到电路中的两点之间，电阻两端承受同一个电压的电路，叫做电阻并联电路。

并联电路的特点：

电路中各个电阻两端的电压相同

即

（式2-6）

2、电阻并联电路总电流等于各支路电流之和

即

（式2-7）

3、并联电路的总阻值的倒数等于各并联电阻的倒数的和

即

（式2-8）

4、电阻并联电路的电流分配和功率分配关系

在并联电路中，并联电阻两端电压相同，所以

上式表明，并联电路中各支路电流与电阻成反比；各支路电阻消耗的功率和电阻成反比。

当两个电阻并联时，通过每个电阻的电流可以用分流公式计算，如图2-8所示，分流公式为：

在电阻并联电路中，电阻小的支路通过的电流大；电阻大的支路通过的电流小。

注意：

电阻并联电路在日常生活中应用十分广泛，例如：

照明电路中的用电器通常都是并联供电的。

只有将用电器并联使用，才能在断开、闭合某个用电器时，或者某个用电器出现断路故障时，保障其他用电器能够正常工作。

三、例题讲解，巩固练习

串联电路例题讲解：

见§2.1例题1，例题2。

并联电路例题讲解：

见§2.2例题1，例题2。

五、作业布置

第24页：

2题第27页：

2题

教学后记

【课题】2.3电阻混联电路

【教学目标】

掌握电阻混联电路分析方法、且能运用该方法解相关题目

【教学重点】

电阻混联电路的分析方法

【教学难点】

电阻混联电路的分析方法

【课时安排】

2课时．（90分钟）总课时22

【教学过程】

复习：

电阻串联电路、电阻并联电路

导入：

实际工作和生活中，单纯的串联或并联电路是很少见的。

而最为常见的是混联电路。

既有电阻串联，又有电阻并联的电路，称为电阻混联电路。

本次课我们来学习混联电路的一种常用分析方法：

新授：

一、等电位分析法

等电位分析法步骤：

1、确定等电位点、标出相应的符号。

导线的电阻和理想电流表的电阻可以忽略不计，可以认为导线和电流表连接的两点是等电位点。

对等电位点标出相应的符号。

2、画出串联、并联关系清晰的等效电路图。

由等电位点先确定电阻的连接关系，再画电路图。

根据支路多少，由简至繁，从电路的一端画到另一端。

3、求解

根据欧姆定律，电阻串联、并联的特点和电功率计算公式列出方程求解。

二、例题讲解

见教材§2.3例题1，例题2。

分析：

求解混联电路要求同学们可以熟悉电阻串联、并联电路的特点，能够熟练应用分流、分压公式。

将复杂的混联电路等效转换为易于求解的串联、并联电路时求解混联电路的关键。

在某些复杂电路中，等电位点的判断，需要同学们发挥空间想象力，不要将电路看成一个平面的东西。

五、作业布置

第30页：

1题第31页：

3题

教学后记

【课题】2.4电池的连接

【教学目标】

1.掌握电池串、并联的方法

2.掌握串、并联之后的等效电动势及阻

【教学重点】

电池串、并联之后的等效电动势及阻

【教学难点】

电池串、并联之后的等效电动势及阻

【课时安排】

2课时．（90分钟）总课时24

【教学过程】

复习：

电阻混联电路

导入：

电池是日常生活中广泛应用的一种直流电源。

单个电池提供的电压是一定的，最大允许电流是一定的。

在实际应用中，常需要较高的电压和较大的电流，这需要将电池按一定规律联接起来，组成电池组，以便提高供电电压或增大供电电流。

新授：

一、电池的串联

1、定义将多个电池的正极负极依次相联，就构成了串联电池组。

2、计算：

若n个相同的电池，电动势为E，阻为R0，则串联后的电动势

，阻

，当负载电阻为R时串联电池组输出的总电流为

（式2-10）

分析：

利用电池串联可以输出较高的电动势。

当用电器所要求的额定电压高于单个电池电动势时，可以用串联电池组供电。

注意：

（1）用电器的额定电流必须小于电池允许通过的最大电流；

（2）注意电池极性连接正确。

二、电池的并联

1、定义

把电池的正极接在一起作为电池组的正极，把电池的负极接在一起作为电池组的负极，这样连接成的电池组叫做并联电池组。

见图2-22（教材）。

2、计算：

若n个相同的电池，电动势为E，阻为R0，则并联后的电动势

，阻

，当负载电阻为R时并联电池组输出的总电流为

（式2-11）

分析：

多个电池并联后，输出电动势不变，输出电流增大。

所以，当用电器的额定电流大于单个电池额定电流时，可用并联电池组供电。

注意：

电池并联时，单个电池的电动势应该满足用电器的需要。

三、电池的混联

当用电器的额定电压、额定电流均高于单个电池时，应当采用混联电池组来供电。

计算：

应用电池串联、并联关系一步步进行分析。

分析方法类似于混联电路的分析。

四、例题讲解

第32页

五、作业布置

第32页：

1题第33页：

2题

教学后记