恒定電流知識點(diǎn)總結(jié).doc

恒定電流知識點(diǎn)總結(jié) 一、 知識網(wǎng)絡(luò)電流：定義、微觀式：I=q/t，I=nqSv電壓：定義、計(jì)算式：U=W/q，U=IR。導(dǎo)體產(chǎn)生電流的條件：導(dǎo)體兩端存在電壓電阻：定義、計(jì)算式：R=U/I，R=l/s。金屬導(dǎo)體電阻值隨溫度升高而增大半導(dǎo)體：熱敏、光敏、摻雜效應(yīng)超導(dǎo)：注意其轉(zhuǎn)變溫度電動(dòng)勢：由電源本身決定，與外電路無關(guān)，是描述電源內(nèi)部非靜電力做功將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的物理量基本概念電阻定律：R=l/s部分電路：I=U/R閉合電路：I=E/(R+r)，或E=U內(nèi)+U外=IR+Ir 適用條件：用于金屬和電解液導(dǎo)電歐姆定律：恒定電流公式：W=qU=Iut純電阻電路：電功等于電熱非純電阻電路：電功大于電熱，電能還轉(zhuǎn)化為其它形式的能規(guī)律電功：用電器總功率：P=UI，對純電阻電路：P=UI=I2R=U2/R 電源總功率：P總=EI電源輸出功率：P出=UI電源損失功率：P損=I2r電源的效率：，對于純電阻電路，效率為100%電功率 ：伏安法測電阻：R=U/I，注意電阻的內(nèi)、外接法對結(jié)果的影響描繪小燈泡的伏安特性測定金屬的電阻率 ：=R s / l測定電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻電表的改裝：多用電表測黑箱內(nèi)電學(xué)元件實(shí)驗(yàn)定義：機(jī)械能是指動(dòng)能和勢能的總和。轉(zhuǎn)化：動(dòng)能和勢能之間相互轉(zhuǎn)化。機(jī)械能守恒：無阻力，動(dòng)能和勢能之間總量不變。機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化二、知識歸納一、部分電路歐姆定律 電功和電功率(一)部分電路歐姆定律1電流(1)電流的形成：電荷的定向移動(dòng)就形成電流。形成電流的條件是： 要有能自由移動(dòng)的電荷；導(dǎo)體兩端存在電壓。 (2)電流強(qiáng)度：通過導(dǎo)體橫截面的電量q跟通過這些電量所用時(shí)間t的比值電流強(qiáng)度的定義式為： 電流強(qiáng)度的微觀表達(dá)式為： n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是自由電荷電量，v是自由電荷定向移動(dòng)的速率， S是導(dǎo)體的橫截面積。(3)電流的方向：物理學(xué)中規(guī)定正電荷的定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯姆较?，與負(fù)電荷定向移動(dòng)方向相反。在外電路中電流由高電勢端流向低電勢端，在電源內(nèi)部由電源的負(fù)極流向正極2電阻定律(1)電阻：導(dǎo)體對電流的阻礙作用就叫電阻，數(shù)值上：。(2)電阻定律：公式：，式中的為材料的電阻率，由導(dǎo)體的材料和溫度決定。純金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，某些半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而減小，某些合金的電阻率幾乎不隨溫度的變化而變化。(3)半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，如鍺、硅、砷化鎵等。半導(dǎo)體的特性：光敏特性、熱敏特性和摻雜特性，可以分別用于制光敏電阻、熱敏電阻及晶體管等。(4)超導(dǎo)體：有些物體在溫度降低到絕對零度附近時(shí)。電阻會(huì)突然減小到無法測量的程度，這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)；發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物體叫超導(dǎo)體，材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度叫做轉(zhuǎn)變溫度Tc。3部分電路歐姆定律內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比。公式： 適用范圍：金屬、電解液導(dǎo)電，但不適用于氣體導(dǎo)電。歐姆定律只適用于純電阻電路，而不適用于非純電阻電路。伏安特性：描述導(dǎo)體的電壓隨電流怎樣變化。若圖線為過原點(diǎn)的直線，這樣的元 件叫線性元件； 若圖線為曲線叫非線性元件。(二)電功和電功率1電功(1)實(shí)質(zhì)：電流做功實(shí)際上就是電場力對電荷做功，電流做功的過程就是電荷的電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程。 (2)計(jì)算公式：適用于任何電路。 只適用于純電阻電路。2電功率(1)定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功叫電功率。(2)計(jì)算公式：適用于任何電路。只適用于純電阻電路。3焦耳定律電流通過電阻時(shí)產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比，與電阻大小成正比，與通電時(shí)間成正比，即 (三)電阻的串并聯(lián)1電阻的串聯(lián)電流強(qiáng)度： 電 壓： 電 阻： 電壓分配：， 功率分配：， 2電阻的并聯(lián)電流強(qiáng)度 電 壓 電 阻 電流分配， 功率分配， 注意：無論電阻怎樣連接，每一段電路的總耗電功率P是等于各個(gè)電阻耗電功率之和，即P=P1+ P2+Pn二、閉合電路歐姆定律(一)電動(dòng)勢電動(dòng)勢是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量，例如一節(jié)干電池的電動(dòng)勢E=1.5V，物理意義是指：電路閉合后，電流通過電源，每通過lC的電荷，干電池就把1.5J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(二)閉合電路的歐姆定律1閉合電路歐姆定律閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比，跟內(nèi)、外電路中的電阻之和成反比：。常用表達(dá)式還有：和 2路端電壓U隨外電阻R變化的討論電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻是由電源本身決定的，不隨外電路電阻的變化而改變，而電流、路端電壓是隨著外電路電阻的變化而改變的：(1)外電路的電阻增大時(shí)，I減小，路端電壓升高；(2)外電路斷開時(shí)，R=。路端電壓U=E；(3)外電路短路時(shí)，R=0，U=0， (短路電流)短路電流由電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻共同決定由于r一般很小。短路電流往往很大，極易燒壞電源或線路而引起火災(zāi)。路端電壓隨外電阻變化的圖線如圖所示。3電源的輸出功率隨外電阻變化的討論(1)電源的工作功率：，這個(gè)功率就是整個(gè)電路的耗電功率，通常叫做電源的供電功率。(2)內(nèi)耗功率：。(3)輸出功率：，式中U為路端電壓。特別地，當(dāng)外電路為純電阻電路時(shí)， 由得，故R=r（內(nèi)、外電阻相等）時(shí)最大，且最大值為，圖線如圖所示。可見，當(dāng)Rr時(shí)，R增大，輸出功率增大。當(dāng)Rr時(shí)，R增大，輸出功率減小。三、電阻的測量(實(shí)驗(yàn)部分)(一)伏安法測電阻1原理，其中U為被測電阻兩端電壓，I為流經(jīng)被測電阻的電流。2兩種測量電路內(nèi)接法和外接法(1)內(nèi)接法電路形式：如圖所示。誤差： 適用條件：當(dāng)RRA，即內(nèi)接法適用于測量大電阻。(2)外接法電路形式：如圖所示。測量誤差： ，即R測Rx適用條件：RRv即外接法適用于測小電阻。簡記：大內(nèi)（偏大）小外（偏?。?怎樣選擇測量電路(1)當(dāng)被測電阻Rx的大約阻值以及伏特表和電流表內(nèi)阻RVRA已知時(shí)；若，用內(nèi)接法。 若，用外接法(2)當(dāng)Rx的大約阻值未知時(shí)采用試測法，將電流表、電壓表及被測電阻Rx按下圖方式連接成電路；接線時(shí)，將電壓表左端固定在a處，而電壓表的右端接線柱先后與b和c相接，與b相接時(shí)，兩表示數(shù)為(U1，I1)，當(dāng)與c接觸時(shí)，兩表示數(shù)變?yōu)?U2，I2)；若即電壓表示數(shù)變化大宜采用安培表外接法。若即電流表示數(shù)變化較顯著時(shí)，宜采用安培表內(nèi)接法。4、滑動(dòng)變阻器的作用（1）保護(hù)電表不受損壞； （2）改變電流電壓值，多測量幾次，求平均值，減少誤差。 5、兩種供電電路（“滑動(dòng)變阻器”接法）-限流式，分壓式（1）限流式：如圖所示，即將變阻器串聯(lián)在電路中。在觸頭P從變阻器左端移動(dòng)到右端過程中，電阻Rx上的電壓變化范圍為： （忽略電源內(nèi)阻） a、最高電壓（滑動(dòng)變阻器的接入電阻為零）：E。 b、最低電壓（滑動(dòng)變阻器全部接入電路）： 。 c、限流式的電壓調(diào)節(jié)范圍： 。(2)分壓式：如圖所示，當(dāng)觸頭P從變阻器左端移動(dòng)到右端過程中，電阻Rx上的電壓變化范圍是0E(忽略電源內(nèi)阻)。若要求待測電阻的電壓從0開始變化時(shí)，變阻器一定采用分壓式 a、最高電壓（滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭在b端）：E。 b、最低電壓（滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭在a端）：0。 c、分壓式的電壓調(diào)節(jié)范圍： 。6、分壓式和限流式的選擇方法：（1）限流式接法簡單、且可省一個(gè)耗電支路，所以一般情況優(yōu)先考慮限流式接法。 （2）但以下情況必須選擇分壓式： a、負(fù)載電阻RX比變阻器電阻RL大很多（ RX2RL ） b、要求電壓能從零開始調(diào)節(jié)時(shí)； c、若限流接法電流仍太大時(shí)。(二)用歐姆表測電阻1歐姆表的構(gòu)造歐姆表構(gòu)造如圖所示，其內(nèi)部包括電流表表頭G、電池E和調(diào)零電阻R 2原理當(dāng)紅、黑兩表筆短接時(shí)如圖 (甲)所示，調(diào)節(jié)R，使電流表指針達(dá)到滿偏電流(即調(diào)零)，此時(shí)指針?biāo)副肀P上滿刻度處對應(yīng)兩表筆間電阻為0，這時(shí)有：。 當(dāng)紅、黑表筆斷開，如圖 (乙)所示，此時(shí)，指針不偏轉(zhuǎn)，指在表盤最左端，紅、黑表筆間的電阻相當(dāng)于無窮大，R=。當(dāng)兩表筆間接入待測電阻R，時(shí)，如圖 (丙)所示，電流表的電流為： 當(dāng)Rx改變，Ix隨之改變，即每一個(gè)Rx都有一個(gè)對應(yīng)的Ix，將電流表表盤上Ix 處標(biāo)出對應(yīng)Rx的Rx值，就制成歐姆表表盤，只要兩表筆接觸待測電阻兩端，即可在表盤上直接讀出它的阻值。由于Ix 不隨Rx均勻變化，故歐姆表表盤刻度不均勻。3合理地選擇擋位由于歐姆表表盤中央部分的刻度較均勻，讀數(shù)較準(zhǔn)，故選用歐姆表擋位時(shí)，應(yīng)使指針盡量靠近中央刻度。4歐姆表使用時(shí)須注意(1)使用前先機(jī)械調(diào)零，使指針指在電流表的零刻度。(2)要使被測電阻與其他元件和電源斷開，不能用手接觸表筆的金屬桿。(3)合理選擇量程，使指針盡量指在刻度的中央位置附近。(4)換用歐姆擋的另一量程時(shí)，一定要重新調(diào)零。(5)讀數(shù)時(shí)，應(yīng)將表針示數(shù)乘以選擇開關(guān)所指的倍數(shù)。(6)測量完畢，拔出表筆，開關(guān)置于交流電壓最高擋或OFF擋。若長期不用，須取出電池。（三）測定金屬的電阻率公式： 使用螺旋測微器（重點(diǎn)）滑動(dòng)變阻器的使用一、滑動(dòng)變阻器的限流接法與分壓接法的特點(diǎn)圖（a）電路稱為限流接法，圖（b）電路稱為分壓接法.二、滑動(dòng)變阻器的限流接法與分壓接法的選擇原則1.下列三種情況必須選用分壓式接法（1）要求回路中某部分電路電流或電壓實(shí)現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)（如：測定導(dǎo)體的伏安特性、校對改裝后的電表等電路），即大范圍內(nèi)測量時(shí)，必須采用分壓接法.（2）當(dāng)用電器的電阻RL遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大值R0，且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大（或要求測量多組數(shù)據(jù)）時(shí)，必須采用分壓接法.因?yàn)榘磮D（b）連接時(shí)，因RLR0Rap,所以RL與Rap的并聯(lián)值R并Rap，而整個(gè)電路的總阻約為R0，那么RL兩端電壓UL= IR并=Rap，顯然ULRap,且Rap越小，這種線性關(guān)系越好，電表的變化越平穩(wěn)均勻，越便于觀察和操作. （3）若采用限流接法，電路中實(shí)際電壓（或電流）的最小值仍超過RL的額定值時(shí)，只能采用分壓接法.2.下列情況可選用限流式接法（1）測量時(shí)電路電流或電壓沒有要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只是小范圍內(nèi)測量，且RL與R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法.（2）電源的放電電流或滑動(dòng)變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法的要求時(shí)，采用限流式接法.（3）沒有很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時(shí)，可考慮安裝簡便和節(jié)能因素采用限流式接法.電表的改裝電流表改為電壓表應(yīng)串聯(lián)一個(gè)電阻。電壓表改為電流表應(yīng)并聯(lián)一個(gè)電阻。注意：校核好量程。（四）用電流表和電壓表測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻AVK1原理：根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+Ir，U就是電壓表示數(shù)，I就是電流表示數(shù)。移動(dòng)滑動(dòng)變阻器得到不同的示數(shù)，從而得到電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。練習(xí)題典型例題電流：【例1】如圖所示，電解槽內(nèi)有一價(jià)的電解溶液，t s內(nèi)通過溶液內(nèi)橫截面S的正離子數(shù)是n1，負(fù)離子數(shù)是n2，設(shè)元電荷的電量為e，以下解釋正確的是（ ）A、正離子定向移動(dòng)形成電流，方向從A到B，負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流方向從B到AB、溶液內(nèi)正負(fù)離子沿相反方向運(yùn)動(dòng)，電流相互抵消A BC、溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流I=D、溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流I=電動(dòng)勢和電壓【例2】以下有關(guān)電動(dòng)勢的說法正確的是（ ）A、電源的電動(dòng)勢跟電源內(nèi)非靜電力做的功成正比，跟通過的電量成反比B、電動(dòng)勢的單位跟電壓的單位一致，所以電動(dòng)勢就是兩極間的電壓C、非靜電力做的功越多，電動(dòng)勢就越大D、E=只是電動(dòng)勢的定義式而非決定式，電動(dòng)勢的大小是由電源內(nèi)非靜電力的特性決定的【例3】鉛蓄電池的電動(dòng)勢為2 V,這表示（ ）A.電路中每通過1 C電荷量,電源把2 J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷.無論接不接入外電路,蓄電池兩極間的電壓都為2 VC.蓄電池在1 s內(nèi)將2 J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹹.蓄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿谋绢I(lǐng)比一節(jié)干電池（電動(dòng)勢為1.5 V）的大電功、電功率、電熱、熱功率【例4】關(guān)于電功和焦耳熱，下列說法錯(cuò)誤的是 （ ）A.在純電阻電路中，計(jì)算電功可用公式W=I2RtB.在非純電阻電路中，計(jì)算電功可用公式W= I2RtC.在非純電阻電路中，計(jì)算焦耳熱用Q= I2RtD.在純電阻電路中，計(jì)算焦耳熱可用Q=UIt歐姆定律【例5】如圖所示,是測定兩個(gè)電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)得到的電流和路端電壓圖線,則正確的是 （ ）A.當(dāng)I1=I2時(shí),電源總功率P1=P2B.當(dāng)I1=I2時(shí),外電阻R1=R2C.當(dāng)U1=U2時(shí),電源輸出功率P出1P出2D.當(dāng)U1=U2時(shí),內(nèi)電阻消耗的功率P內(nèi)1P內(nèi)2【例6】如圖所示,直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖象,直線B 為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖象,直線C為一個(gè)電阻R的兩端電壓與電流的關(guān)系圖象.將這個(gè)電阻R分別接到a,b兩電源上,那么（ ）A.R接到a電源上,電源的效率較高B.R接到b電源上,電源的輸出功率較大C.R接到a電源上,電源的輸出功率較大,但電源效率較低D.R接到b電源上,電阻的發(fā)熱功率和電源的效率都較高含用電器電路的電源電能消耗問題【例7】如圖所示的電路中,輸入電壓U恒為12 V,燈泡L標(biāo)有“6 V,12 W”字樣,電動(dòng)機(jī)線圈的電阻RM=0.50 .若燈泡恰能正常發(fā)光,以下說法中正確的是 ( )A.電動(dòng)機(jī)的輸入功率是12 W B.電動(dòng)機(jī)的輸出功率12 WC.電動(dòng)機(jī)的熱功率是2 W D.整個(gè)電路消耗的電功率是22 W電源的輸出功率和一般電阻消耗功率的計(jì)算【例8】在如圖甲所示的電路中,電源電動(dòng)勢為3.0 V,內(nèi)阻不計(jì),L1、L2、L3為3個(gè)相同規(guī)格的小燈泡,這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示.當(dāng)開關(guān)閉合后,下列關(guān)于電路中的燈泡的判斷,正確的是 （ ）A.燈泡L1的電阻為12B.通過燈泡L1的電流為燈泡L2的電流的2倍C.燈泡L1消耗的電功率為0.75 WD.燈泡L2消耗的電功率為0.30 W【例9】如圖所示電路中,電源電動(dòng)勢為E,電源內(nèi)阻為r,串聯(lián)的固定電阻為R2,滑動(dòng)變阻器的總電阻是R1,電阻大小關(guān)系為R1=R2=r,則在滑動(dòng)觸頭從a端移到b端的過程中,下列描述正確的是 （ ）A.電路的總電流先減小后增大 B.電路的路端電壓先增大后減 小C.電源的輸出功率先增大后減小D.滑動(dòng)變阻器R1上消耗的功率先減小后增大電路動(dòng)態(tài)分析問題【例10】如圖所示,電路中電源的電動(dòng)勢為E、內(nèi)電阻為r,開關(guān)S閉合后,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從滑動(dòng)變阻器R的中點(diǎn)位置向左滑動(dòng)時(shí),小燈泡L1、L2、L3的亮度變化情況（ ）A.L1燈變亮,L2燈變暗,L3燈變亮B.L1燈變暗,L2燈變亮,L3燈變暗C.L1、L2兩燈都變亮,L3燈變暗D.L1、L2兩燈都變暗,L3燈變亮含電容器電路問題【例11】如圖所示電路中,電源內(nèi)阻不計(jì),三個(gè)小燈泡完全相同且外電路 變化時(shí)每個(gè)燈泡兩端的電壓都不會(huì)超過其額定電壓,開始時(shí)只有S1閉合.當(dāng)S2也閉合后,下列說法正確的是（ ）A.燈泡L1變亮 B.燈泡L2變亮C.電容器C的帶電荷量將增加D.閉合S2的瞬間流過電流表的電流方向自右向左【例12】如圖所示電路中,電鍵S1、S2、S3、S4均閉合,C是極板水平放置 的平行板電容器,板間懸浮一油滴P,斷開哪一個(gè)電鍵后P會(huì)向下運(yùn)動(dòng) ( ) A.S1 B.S2 C.S3 D.S4電路故障的分析方法（1）利用電壓檔檢測V表有示數(shù)無示數(shù)與V表串聯(lián)的電路通路可能斷路與V表并聯(lián)的電路一定沒短路可能短路（2）利用歐姆檔檢測現(xiàn)象情況斷路定值電阻短路【例13】如圖所示,電源電動(dòng)勢為6 V,當(dāng)開關(guān)接通時(shí),燈泡L1和L2都不亮,用電壓表測得各部分電壓是Uad=0,Ucd=6 V,Uab=6 V,由此可以斷定 （ ）A.L1和L2的燈絲都斷了B.L1的燈絲斷了C.L2的燈絲斷了D.變阻器R斷路【例14】在如圖所示的電路中,電源電壓不變.閉合電鍵K后,燈L1、L2都發(fā)光.一段時(shí)間后,其中一燈突然熄滅,而電流表、電壓表的示數(shù)都不變,則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是 （ ）A.燈L1短路 B.燈L2短路C.燈L1斷路 D.燈L2斷路實(shí)驗(yàn)題【例15】.有一只電阻RX，其阻值大約在40-50之間，需要進(jìn)一步測定其阻值?，F(xiàn)有的器材有：電池組E（電動(dòng)勢9V，內(nèi)阻約0.5）伏特表V（量程0-10V，內(nèi)阻約20k）毫安表A1（量程0-50mA，內(nèi)阻約20）毫安表A2（量程0-300mA，內(nèi)阻約4）滑動(dòng)變阻器R1（0-100，額定電流1A）滑動(dòng)變阻器R2（0-1700，額定電流0.3A）電鍵一只，導(dǎo)線若干。有兩種可供選擇的電路如圖1和圖2所示。實(shí)驗(yàn)中要求多測幾組電流、電壓值。 為了實(shí)驗(yàn)?zāi)苷＿M(jìn)行并減小系統(tǒng)誤差，而且要求滑動(dòng)變阻器要便于調(diào)節(jié)，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選圖_所示的電路；應(yīng)選代號為_的毫安表和代號為_的滑動(dòng)變阻器。該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差主要是由_引起的，這個(gè)因素總是使實(shí)驗(yàn)的測量值比真實(shí)值偏_。 若已知所用的毫安表的準(zhǔn)確電阻值，則應(yīng)選用圖_所示的電路進(jìn)行測量。 【例16】.在測定金屬的電阻率的實(shí)驗(yàn)中，金屬導(dǎo)線長約0.8m，直徑小于1mm，電阻在5左右。實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：用_測量金屬導(dǎo)線的長度，測3次，求出平均值L；在金屬導(dǎo)線的3個(gè)不同位置上用_測量直徑，求出平均值d；用伏安法測量金屬導(dǎo)線的電阻R。在方框中畫