教师:闭合电路是由哪几部分组成的?
学生:内电路和外电路。
教师:在外电路中,沿电流方向,电势如何变化?为什么?
学生:沿电流方向电势降低。因为正电荷的移动方向就是电流方向,在外电路中,正电荷受静电力作用,从高电势向低电势移动。
教师:在内电路中,沿电流方向,电势如何变化?为什么?
学生(代表):沿电流方向电势升高。因为电源内部,非静电力将正电荷从电势低处移到电势高处。
教师:这个同学说得确切吗?
学生讨论:如果电源是一节干电池,在电源的正负极附近存在着化学反应层,反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移到电势高处,在这两个反应层中,沿电流方向电势升高。在正负极之间,电源的内阻中也有电流,沿电流方向电势降低。
教师:(投影)教材图(如图所示)内、外电路的电势变化。
闭合电路的电势
教师:引导学生推导闭合电路的欧姆定律。可按以下思路进行:
设电源电动势为E,内阻为r,外电路电阻为R,闭合电路的电流为I,
(1)写出在t时间内,外电路中消耗的电能E外的表达式;
(2)写出在t时间内,内电路中消耗的电能E内的表达式;
(3)写出在t时间内,电源中非静电力做的功W的表达式;
学生:(1)E外=I2Rt
(2)E内=I2rt
(3)W=Eq=EIt
根据能量守恒定律,W=E外+E内
即EIt=I2Rt+I2rt
整理得:
E=IR+Ir
或者I=
教师(帮助总结):这就是闭合电路的欧姆定律。
(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,这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。
(2)公式:I=
(3)适用条件:外电路是纯电阻的电路。
根据欧姆定律,外电路两端的电势降落为U外=IR,习惯上称为路端电压,内电路的电势降落为U内=Ir,代入E=IR+Ir
得E=U外+U内
该式表明,电动势等于内外电路电势降落之和。