電源有兩個極，兩極間存在著電壓。電流總是從電源的正極流出，經(jīng)過用電器消耗電能，流回電源的負(fù)極。那么，用電器消耗的電能是從哪里來的呢？
不接用電器時，電源兩極間電壓等于電源的電動勢，用符號E 表示，它的SI單位是V（伏）。干電池的電動勢為1.5 V，鉛蓄電池的電動勢為2 V，大型發(fā)電機(jī)的電動勢可達(dá)幾十千伏。電動勢僅由電源本身的性質(zhì)決定，跟外電路的情況無關(guān)。
電源就是一種把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。例如，電池、發(fā)電機(jī)就是最常見的電源。不同的電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)一般不同，為了表示電源的這種本領(lǐng)的大小，我們引入了電動勢的概念。
目前常用的電池有以下幾種：干電池、鈕扣電池、鉛蓄電池、鋰電池、太陽能電池等。
生活中使用的電池，大多還有一個技術(shù)指標(biāo)：容量。容量的大小常用mA·h （毫安·時）表示。電池的容量越大，產(chǎn)生的電能越多，使用的時間越長。例如，某電池的標(biāo)稱容量為1 200 mA·h，表示它能夠以1 2 mA的電流放電100 h，或以6 mA的電流放電200 h。
下圖所示為某品牌的手機(jī)電池，你能找到它的標(biāo)稱容量嗎？
二、全電路歐姆定律
只有用導(dǎo)線把電源、用電器連成一個閉合電路，電路中才有電流，如下圖所示。用電器、導(dǎo)線組成外電路，電源內(nèi)部是內(nèi)電路。
外電路的電阻叫作外電阻，用R表示，內(nèi)電路的電阻叫作內(nèi)阻（簡稱內(nèi)阻），用Ri表示。內(nèi)阻是我們研究全電路時必須要考慮的因素。
在外電路中，電流由電勢高處向電勢低處流動，在外電阻上沿電流方向有電勢降落U外；在內(nèi)阻上也有電勢降落U內(nèi)。
設(shè)閉合電路中的電流為I，外電阻為R，內(nèi)阻為Ri，由部分電路歐姆定律可知，U外＝IR，U內(nèi)＝IRi。因此
全電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟整個電路的電阻成反比。這個規(guī)律叫作全電路歐姆定律。
外電路兩端的電壓U外，通常叫作端電壓，常用U表示，它是電源加在負(fù)載（用電器）上的實際電壓。
在電源內(nèi)部，由負(fù)極到正極電勢升高，升高的數(shù)值等于電源的電動勢E。理論分析表明，在閉合電路中，電源內(nèi)部電勢升高的數(shù)值E等于電路中電勢降落的數(shù)值，即電源的電動勢E 等于U外和U內(nèi)之和：
實驗表明：當(dāng)外電阻增大時，電流減小，端電壓增大；當(dāng)外電阻減小時，電流增大，端電壓減小。
這是因為：當(dāng)外電阻 R 增大時，電路中的電流 I 減小，內(nèi)阻上的電壓IRi也減小，因為端電壓U = E－IRi，所以U增大，即端電壓隨外電路電阻的增大而增大；當(dāng)外電阻R 減小時，電路中的電流I增大，內(nèi)阻上的電壓IRi也增大，由U = E－IRi可知端電壓減小，即端電壓隨外電路電阻的減小而減小。
汽車蓄電池組的簡化供電電路如右圖所示。
只打開車燈時，車燈正常發(fā)光。當(dāng)汽車啟動發(fā)動機(jī)時，啟動電動機(jī)的電路接通。由于啟動電動機(jī)和車燈是并聯(lián)的，因此，外電阻減小，使得外電路的端電壓減小，導(dǎo)致車燈變暗。汽車發(fā)動以后，啟動電動機(jī)停止工作，外電阻恢復(fù)原大小，端電壓回升，車燈便恢復(fù)正常亮度。
當(dāng)電路斷開時，如右圖所示，外電阻R變?yōu)闊o限大，這種情況稱為斷路。斷路時，電流I＝0，IRi也變?yōu)榱?，端電壓U就等于電源的電動勢E。我們可把電壓表直接接在電源兩極來測量電源的電動勢。由于電壓表的電阻很大，電路中的電流I很小，IRi也很小，所以，電壓表此時所測得的端電壓U可認(rèn)為等于電源的電動勢E 。
[例題1] 已知電源電動勢E = 1.5 V，內(nèi)阻Ri = 0.20 V，外電阻R = 2.8 Ω。求：電路中的電流和端電壓各是多少？
分析 由題目給出的已知條件，電源電動勢E、內(nèi)阻Ri和外電阻R均已知，利用全電路歐姆定律可求出電路中的電流，利用公式 U = IR或 U = E－IRi可求出端電壓。
解 根據(jù)全電路歐姆定律，電路中的電流為
U = E－IRi =（1.5－0.50×0.20 ）V = 1.4 V
[例題2] 在右圖中，R1 = 8.0 Ω，R2 = 5.0 Ω。當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S扳到位置1時，測得電流I1 = 0.20 A；當(dāng)S扳到位置2時，測得電流I2 = 0.30 A。求：電源電動勢E和內(nèi)阻Ri各是多少？
分析 本題要求兩個未知量，必須列兩個方程式，而題目中恰好給出兩個電路，其共同點是電動勢E、內(nèi)阻Ri不變。我們可根據(jù)全電路歐姆定律，利用兩個電路的數(shù)據(jù)，列出兩個方程求解。
E＝I1 R1 + I1 Ri
解 根據(jù)全電路歐姆定律，得
E＝I2 R2 + I2 Ri
E＝0.20×8.0 + 0.20Ri
E＝0.30×5.0 + 0.30Ri
1．電源的電動勢E＝1.5 V，內(nèi)阻Ri＝0.10 Ω，外電路的電阻R＝1.4 Ω。求電路中的電流I和端電壓U各是多少？
答案：1 A；1.4 V。
答案： 1 Ω 。
2．在右圖中，R＝9.0 Ω，當(dāng)開關(guān)S打開時，電壓表的示數(shù)是2.0 V，合上開關(guān)S時，電壓表的示數(shù)是1.8 V，求電源的內(nèi)阻是多少？

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4 全電路歐姆定律

版本： 人教版

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