【#第一文档网# 导语】以下是®第一文档网的小编为您整理的《电源和电动势》，欢迎阅读！
【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内部的，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 在电源内部，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： 在电源内部，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： EW （电源电动势定义式）（式1-6） q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）。 在电源内部的电路中，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 六、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、内容 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 R LS （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）： 1 kΩ = 103 Ω 1 MΩ = 103 kΩ= 106 Ω 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 R2R1[1(t2t1)]（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=2 000 m ，截面积S = 2㎜2，导线的电阻是多少？ 81.7510m，由电阻定律可求得 解：查表可知铜的电阻率五、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.掌握欧姆定律的内容及应用 【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： 开关 电源导线 负载（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 图1.手电筒的实体电路 I UR （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IUR，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，必须考虑电源的内阻。如图R为负载的电阻、E为电源电动势、r为电源的内阻。 全电路欧姆定律可用公式表示为 I ERR0 （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——电源内阻，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（内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,其内阻R0=2Ω，负载电阻R=10Ω，试求：电路中的电流、负载两端的电压、电源内阻上的电压降。 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 电源内阻上的电压降为 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 WUqUIt （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 电流在单位时间内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 P Wt （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： PUI （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内阻消耗的功率。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内电阻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内电阻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 PRI2 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。 I 根据全电路欧姆定律 ERR0 ② 将I带入负载电阻所消耗的功率——式①中，得到 E2P(RR0)24R0R ③ 对于一个电路而言，电源电动势E、电源内阻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和电源内阻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， E2Pm4R （式1-14） 三、例题讲解 第17页 小结 最大功率输出定理： 负载电阻等于电源内阻时，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。 图1 电阻串联电路 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 I1I2I3In （式2-1） 2.电路两端的总电压等于串联电阻上分电压之和。 UU1U2U3Un （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 RR1R2R3Rn （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。 图2 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 即 U1U2U3Un （式2-6） 2、电阻并联电路总电流等于各支路电流之和 II1I2I3In （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 11111RR1R2R3Rn （式2-8） 即 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内阻 【教学重点】 电池串、并联之后的等效电动势及内阻 【教学难点】 电池串、并联之后的等效电动势及内阻 【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，内阻为R0，图2-21 串联电池组 E串nE动势，内阻则串联后的电R0串nR0，当负载电阻为R时串联电池组输出的总电流为 I E串RR0串nERnR0 （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，内阻为R0，则并联后的电动势E并E，内阻R0并R0n，当负载电阻为R时并联电池组输出的总电流为 E串RR0并ERR0n （式2-11） I 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 本文来源：https://www.dywdw.cn/a414944faa8271fe910ef12d2af90242a895ab17.html
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2022-07-07
