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1、選修3-1 第二章恒定電流§2.1 電源和電流【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1,知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)2,理解電流的定義,知道電流的單位、方向的規(guī)定3,了解金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動(dòng)速率的推導(dǎo)過程。【重點(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn):理解電源的形成過程及電流的產(chǎn)生。難點(diǎn):電源作用的道理,區(qū)分電子定向移動(dòng)的速率和在導(dǎo)線中建立電場(chǎng)的速率這兩個(gè)不同的概念?!绢A(yù)習(xí)】:1 電源 (1).電流的形成:導(dǎo)體中的_在靜電力作用下發(fā)生 _移動(dòng)形成電流。 (2).電源的作用:a.維持電路兩端有一定的_ b.在閉合電路中,使導(dǎo)線中的自由電子發(fā)生_從而形成_的電流。2恒定電場(chǎng) (1)定義:由穩(wěn)定分布的_所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng)
2、(2)形成:導(dǎo)線中的電場(chǎng)是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的,其場(chǎng)強(qiáng)沿 _的方向,雖然這些電荷在運(yùn)動(dòng),但有的流走了,另外的又來補(bǔ)充,所以電荷的分布是穩(wěn)定的,電場(chǎng)的分布不隨時(shí)間變化3 恒定電流(1) 恒定電流:大小和方向都_的電流(2) 電流a. 物理意義:表示電流的強(qiáng)弱的物理量b. 定義:通過導(dǎo)體橫截面的_和_的比值。c. 表達(dá)式:I=_d. 產(chǎn)生穩(wěn)定電流的條件:(1)導(dǎo)體中有自由移動(dòng)的電荷。 (2)導(dǎo)體兩端有電壓。【展示】:1電流:電荷的形成電流,I=Q/T,適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流。在電解液導(dǎo)電時(shí),是正、負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流,在用公式Iq/t計(jì)算電
3、流強(qiáng)度時(shí)q為正、負(fù)電荷電量的代數(shù)和 。電流的微觀表達(dá)式:I=nqvS 電流的定義:通過導(dǎo)體橫截面的電量跟所用時(shí)間的比值叫電流,表達(dá)式I=q/t。電流的單位:安(A),1A1C/s,常用單位還有毫安(mA)、微安(A),1A=103mA=106A。在國(guó)際單位制中,電流是一個(gè)基本物理量,其單位安培是基本單位之一。2、 電流的方向性:電流是標(biāo)量,但有方向,規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颍?fù)電荷定向運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反。3、導(dǎo)線中的電場(chǎng)分布錯(cuò)誤類型:(1)認(rèn)為也是靜電平衡,內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為0;(2)認(rèn)為導(dǎo)線內(nèi)電場(chǎng)僅由正、負(fù)極產(chǎn)生,與導(dǎo)線上堆積電荷無關(guān)。4、對(duì)恒定電場(chǎng)的認(rèn)識(shí):.恒定電場(chǎng):導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)是
4、由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管導(dǎo)線中的電荷在運(yùn)動(dòng),但有的流走,另外的又來補(bǔ)充,所以電荷的分布是穩(wěn)定的,電場(chǎng)的分布也不會(huì)隨時(shí)間變化。這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng)。5、將導(dǎo)線內(nèi)自由電荷定向移動(dòng)速率與電場(chǎng)傳播速率等同。6恒定電流:大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流。7電流的微觀表達(dá)式:I=nqvS。其中,n是導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù),q是每個(gè)自由電荷的電量,v是導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率,S是導(dǎo)體的橫截面積。推導(dǎo)過程如下:如圖1211所示,在加有電壓的一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體AD上選取截面B和C,設(shè)導(dǎo)體的截面積為S,導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個(gè)電
5、荷的電量為q,電荷的定向移動(dòng)速率為v,則在時(shí)間t內(nèi)處于相距為vt的兩截面B、C間的所有自由電荷將通過截面C。由于I=q/t可得:I=qnSvt/t=nqvS 【點(diǎn)撥】:教學(xué)易錯(cuò)點(diǎn)1、導(dǎo)線中的電場(chǎng)分布錯(cuò)誤類型:(1)認(rèn)為也是靜電平衡,內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為0;(2)認(rèn)為導(dǎo)線內(nèi)電場(chǎng)僅由正、負(fù)極產(chǎn)生,與導(dǎo)線上堆積電荷無關(guān)。2、對(duì)恒定電場(chǎng)的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤類型:(1)電場(chǎng)分布穩(wěn)定與勻強(qiáng)電場(chǎng)混淆;(2)恒定電場(chǎng)中電荷相對(duì)位置不變,不能很好理解動(dòng)態(tài)平衡;3、將導(dǎo)線內(nèi)自由電荷定向移動(dòng)速率與電場(chǎng)傳播速率等同。 典例精析例1 某電解池中,若在2 s內(nèi)各有1.0×1019個(gè)二價(jià)正離子和2.0×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離
6、子通過某截面,那么通過這個(gè)截面的電流是( ) AO B0.8 A C1.6 A D3.2 A 解析:電荷的定向移動(dòng)形成電流,但“+”“一”電荷同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)時(shí),通過某截面的電量應(yīng)是兩者絕對(duì)值的和。故由題意可知,電流由正、負(fù)離子定向運(yùn)動(dòng)形成,則在2 s內(nèi)通過截面的總電量應(yīng)為:q=1.6×10-19×2×1.0×1019C+1.6×10-19×1×2.0×1019C=6.4C。根據(jù)電流的定義式得:I=q/t=6.4/2=3.2A拓展:電流的大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量,而正電荷的定向移動(dòng)形成電流與負(fù)電
7、荷定向移動(dòng)形成電流是等效的。只不過負(fù)電荷定向移動(dòng)形成電流的方向與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反而已。 例2 電子的繞核運(yùn)動(dòng)可等效為環(huán)形電流。若氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運(yùn)動(dòng),用e 表示電子的電荷量,則其等效電流等于多少? 解析:假想電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌跡就是一個(gè)環(huán)形導(dǎo)體,在運(yùn)動(dòng)的軌跡上任取一截面,則在一個(gè)周期內(nèi)只有一個(gè)電子通過這個(gè)截面,由于電子電荷量題目已經(jīng)給出,只要求出電子運(yùn)動(dòng)的周期,就可以根據(jù)電流的定義求解。根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可知,電子運(yùn)動(dòng)的周期為T=2r/v,因此所求電流為 I=e/T=ev/2r.拓展:本題用到前面所學(xué)有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的基本知識(shí),還用到一種等效的思維方法。由于沒有直觀經(jīng)
8、驗(yàn),對(duì)于不少學(xué)生來說,采用這個(gè)思維方法是有一定難度的,因此本題作為一種類型,希望學(xué)生通過練習(xí)積累這種解題思路,在今后解決類似問題時(shí)可以采用相近的思維方法。例如:一電子沿一圓周順時(shí)針方向高速運(yùn)動(dòng),周期為1010s,則等效電流大小為A,電流方向是(填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針” )。答案:1.6×10- 9,逆時(shí)針 例3 有一橫截面積為s的銅導(dǎo)線,流經(jīng)其中的電流強(qiáng)度為I;設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子,電子的電量為e,此電子的定向移動(dòng)速率為v,在t時(shí)間內(nèi),通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)可表示為( )Anvs t Bnv·t CIt /e D It /se 解析:因?yàn)镮=q/t,所以q
9、=I·t 自由電子數(shù)目為:N=q/e= It /e,則選項(xiàng)C正確。 又因?yàn)殡娏鲝?qiáng)度的微觀表達(dá)式為I=nev·s,所以自由電子數(shù)目為 N=q/e= It /e =nevst/e=nvs t 則選項(xiàng)A正確。拓展:本題主要考查電流強(qiáng)度的定義式和微觀表達(dá)式的應(yīng)用計(jì)算。求解此題的關(guān)鍵是對(duì)電流的本質(zhì)要有深刻的認(rèn)識(shí),依據(jù)電流強(qiáng)度的宏觀和微觀表達(dá)式,靈活運(yùn)用解題?!居?xùn)練】1(單選)關(guān)于導(dǎo)線中的電場(chǎng),下列說法中正確的是( ) A導(dǎo)線中的電場(chǎng)可以與導(dǎo)線相交 B導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)E是由電源電場(chǎng)和導(dǎo)線側(cè)面堆積電荷形成的電場(chǎng)疊加的結(jié)果 C導(dǎo)線側(cè)面堆積電荷分布是穩(wěn)定的,故導(dǎo)線處于靜電平衡狀態(tài)D導(dǎo)線中的電場(chǎng)是
10、靜電場(chǎng)的一種2(單選)對(duì)于金屬導(dǎo)體,還必須滿足下列哪一個(gè)條件,才能在導(dǎo)體中產(chǎn)生恒定的電流( )A有可以自由移動(dòng)的電荷; B導(dǎo)體兩端有電壓;C導(dǎo)體兩端有方向不變的電壓; D導(dǎo)體兩端有方向不變,且大小恒定的電壓。3.在某次閃電中,持續(xù)時(shí)間為0.05s,所形成的平均電流為6×104A,若閃電過程中流過某橫截面的電荷以0.5A的電流通過電燈,可供電燈照明的時(shí)間為多少?4一根長(zhǎng)為L(zhǎng)=2m,橫截面積S=1×10-3m2的銅棒兩端電勢(shì)差
11、為U=5.44×10-2V,銅棒中的電流I=2.72×103A,銅內(nèi)自由電子的密度為n=8.5×1029m-3,求:(1)銅棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度;(2)自由電子定向移動(dòng)的速率。5關(guān)于電流的方向,下列說法正確的是( C )A在金屬導(dǎo)體中,電流的方向是自由電子定向移動(dòng)的方向B在電解液中,電流的方向?yàn)樨?fù)離子定向移動(dòng)的方向C無論在何種導(dǎo)體中,電流的方向都與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反D在電解液中,由于是正負(fù)電荷定向移動(dòng)形成的電流,所以電流有兩個(gè)方向6關(guān)于電流的說法正確的是(BD)A根據(jù)I=q/t可知,I與q成正比B如果在任何相等時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電量相等,則導(dǎo)體中的電流是恒定
12、電流C電流強(qiáng)度是一個(gè)標(biāo)量,其方向是沒有意義的D電流強(qiáng)度的單位“安培”是國(guó)際單位制中的基本單位7以下對(duì)導(dǎo)體中的電場(chǎng)理解正確的是(ABD)A導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)在穩(wěn)定時(shí)是和導(dǎo)線平行的B導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成C導(dǎo)線中電場(chǎng)始終隨時(shí)間而變化D導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)是一種動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定8通過一根金屬導(dǎo)線的電流為16mA則10s內(nèi)通過這根導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)為( B ) A1.0×1017 B1.0×1018 C1.0×1019 D1.0×1020 9在某次閃電中,持續(xù)時(shí)間為0.005 s所形成的平均電流為6.0×104A,若閃電過程中產(chǎn)生的電荷
13、以0.5A的電流通過電燈,試求可供電燈照明的時(shí)間。6×10310.銀導(dǎo)線的橫截面積S=4mm2,通以I=2A的電流,若每個(gè)銀原子可以提供一個(gè)自由電子,試推導(dǎo)銀導(dǎo)線單位長(zhǎng)度上的自由電子數(shù)的計(jì)算公式,并計(jì)算結(jié)果.(已知銀的密度=10.5×103kg/m3,摩爾質(zhì)量M=108g/mol,阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1,計(jì)算結(jié)果取1位小數(shù)) NAS/M,2×1023§2.2 電動(dòng)勢(shì)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1,知道電源是將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2,了解靜電力與非靜電力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系3,了解電源電動(dòng)勢(shì)的基本含義,知道它的定義式【重點(diǎn)難點(diǎn)
14、】:教學(xué)重點(diǎn)1、知道內(nèi)、外電路中自由點(diǎn)荷定向移動(dòng)的原因,從而理解靜電力做功與非靜電力的存在;2、從非靜電力做功角度理解電動(dòng)勢(shì)的概念。教學(xué)難點(diǎn)1、對(duì)電動(dòng)勢(shì)的理解;2、電路中的能量轉(zhuǎn)化?!绢A(yù)習(xí)】:1 非靜電力(1) 定義:非靜電力是指電源把正電荷(負(fù)電荷)從負(fù)極(正極)搬運(yùn)到正極(負(fù)極)的過程中做功的力,這種非靜電力做的功,使電荷的電勢(shì)能_.(2) 在電池中,非靜電力是_作用,它使_能轉(zhuǎn)化為_能;在發(fā)電機(jī)中,非靜電力的作用是_作用,它使_轉(zhuǎn)化為_能。2 電源 (1)定義:通過非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為_的裝置。(2)特點(diǎn):不同的電源,兩極間的電壓不同,這是由_決定的3電動(dòng)勢(shì) (1)物理意義:
15、反映電源把_轉(zhuǎn)化為_本領(lǐng)的物理量 (2)大?。涸跀?shù)值上等于非靜電力把1C的_在電源內(nèi)部從負(fù)極移送到正極所做的功。即E=_. (3)大小決定因數(shù):由電源中_的特性決定,跟電源的體積及外電路無關(guān)。4電源的內(nèi)阻:電源_的電阻。【展示】:1電源:從能的轉(zhuǎn)化角度來看,電源是通過非靜電力做功把其它形式能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置。2電源的電動(dòng)勢(shì):各種電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的本領(lǐng)是不同的,這種本領(lǐng)可用電源電動(dòng)勢(shì)來描述,電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移到正極所做的功。3電源電動(dòng)勢(shì)的定義式:如果移送電荷q時(shí)靜電力所做的功為W,那么電動(dòng)勢(shì)E表示為EW/q。式中W、q的單位是焦耳(J)、庫(kù)侖
16、(C);電動(dòng)勢(shì)E的單位是伏特(V)。對(duì)某個(gè)電源來說W/q是個(gè)定值(流過電量kq,電源提供電能kW),對(duì)不同的電源來說,流過相同的電量時(shí),電源提供的電勢(shì)能越多(即W/q越大),則電源轉(zhuǎn)化能的本領(lǐng)大,也就是電源電動(dòng)勢(shì)大。一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V,其物理意義是電路中流過電量為1C時(shí),干電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的量是1.5J.4電源電動(dòng)勢(shì)的大小等于沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓。電動(dòng)勢(shì)的大小可以用內(nèi)阻極大的伏特表粗略測(cè)出。5電動(dòng)勢(shì)的符號(hào)是E,國(guó)際單位是伏特;是一個(gè)標(biāo)量,但有方向,在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。6電源內(nèi)阻:電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的,所以也有電阻,這個(gè)電阻叫電源內(nèi)阻。對(duì)同一種電池來說,體積越大
17、,電池的容量越大,其內(nèi)阻越小。電池的內(nèi)阻在使用過程中變化很大。點(diǎn)撥教學(xué)易錯(cuò)點(diǎn)1、電動(dòng)勢(shì)(1)認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)就是電壓、電勢(shì)差,反映了靜電力做功本領(lǐng);(2)電動(dòng)勢(shì)與電池容量相混淆。2、影響電源的內(nèi)阻及電動(dòng)勢(shì)因素錯(cuò)誤類型:1、認(rèn)為電池體積越大,電動(dòng)勢(shì)越大;2、電池體積越大,內(nèi)阻越大。范例精析例1:有一電流表零刻度在表盤中央,已知電流從正接線柱流入,從負(fù)接線柱流出時(shí),電流表指針向右偏,現(xiàn)將該電流表接入如圖1221所示電路,合上開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表指針向左偏,試判斷電源的正、負(fù)極。 解析:可根據(jù)電流的方向來判斷電源的正負(fù)極,在電源外部電流從電流從正極流向負(fù)極,由于電流表的指針向左偏,說明電流表中的電流是從負(fù)接線
18、柱流向正接線柱,也就是說,在電源的外部電流從b流向a,所以電源的b是正極,a是負(fù)極。拓展:解題關(guān)鍵是根據(jù)電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向來判斷電流的方向,實(shí)際上是要求學(xué)生理解電流方向與電源正負(fù)極間(電勢(shì)高低)的關(guān)系,從而靈活動(dòng)用。例2:關(guān)于電源的電動(dòng)勢(shì),下面說法正確的是( )A電動(dòng)勢(shì)是表征電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量B電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電路中通過1C電量時(shí)電源提供的能量C電源的電動(dòng)勢(shì)跟電源的體積有關(guān),跟外電路有關(guān)D電動(dòng)勢(shì)有方向,因此電動(dòng)勢(shì)是矢量解析:由電動(dòng)勢(shì)的物理意義可知,電動(dòng)勢(shì)是表征電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量,它在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)其兩極間的電壓,也等于電路中通過1C
19、電量時(shí)所提供的能量;電動(dòng)勢(shì)由電源中非靜電力的特性決定,跟電源的大小無關(guān),跟外電路也無關(guān);電動(dòng)勢(shì)雖然有方向,但電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量。正確答案是:AB拓展:理解電動(dòng)勢(shì)的概念,知道電動(dòng)勢(shì)的含義是正確解題關(guān)鍵?!居?xùn)練】 1用干電池與電阻串聯(lián)組成閉合電路,電路中的能量轉(zhuǎn)換情況是:在干電池的內(nèi)部,非靜電力移送電荷做功,_能轉(zhuǎn)化為_能,正電荷從電源的正極經(jīng)外電路、內(nèi)電路再到電源正極繞行一周,電場(chǎng)力做功,_能轉(zhuǎn)化為_能?;瘜W(xué),電,電,熱2下列關(guān)于電源電動(dòng)勢(shì)的說法正確的是(ACD)A電源電動(dòng)勢(shì)等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓B電源內(nèi),電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能越多,其電動(dòng)勢(shì)也越大C電動(dòng)勢(shì)是表示電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化
20、為電能本領(lǐng)大小的物理量D電源的內(nèi)阻和其它電阻一樣都對(duì)電流起阻礙作用3下列說法正確的是(CD)A從能量的觀點(diǎn)來看,電源是把電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的裝置B電源電動(dòng)勢(shì)的大小,等于非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極送到正極所做的功的大小C電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量D電動(dòng)勢(shì)的大小可以用內(nèi)阻很大的伏特表粗略測(cè)出4鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為2V,這表示(ACD)A電路通過1庫(kù)侖電量,電源把2焦耳的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B電池內(nèi)電壓是2VC電源沒有接入電路時(shí),其兩極間的電壓是2VD把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比一節(jié)干電池大5沿閉合電路移動(dòng)單位電荷繞行一周,其所需能量決定于(D )A電流B外電路的電阻C內(nèi)外電路的電阻D電源電動(dòng)勢(shì) 6一臺(tái)發(fā)電機(jī)
21、用1A的電流向外輸電,在1分鐘內(nèi)將180焦耳的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,則發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)是多少?180V7鉛蓄電池給某電學(xué)元件供電時(shí),電流為0.5A,在某次接通開頭的10s時(shí)間內(nèi),鉛蓄電池中有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能?10J§2.3、歐姆定律【學(xué)習(xí)目標(biāo)】(一)知識(shí)與技能1、理解電阻的概念,明確導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體本身的特性所決定2、要求學(xué)生理解歐姆定律,并能用來解決有關(guān)電路的問題3、知道導(dǎo)體的伏安特性曲線,知道什么是線性元件和非線性元件(二)過程與方法教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)?shù)叵驅(qū)W生滲透一些研究物理的科學(xué)方法和分析的正確思路如通過探索性實(shí)驗(yàn)去認(rèn)識(shí)物理量之問的制約關(guān)系,用圖象和圖表的方法來處理數(shù)據(jù)、總結(jié)規(guī)律,以
22、及利用比值來定義物理量的方法等。 (三)情感態(tài)度與價(jià)值觀本節(jié)知識(shí)在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用,通過本節(jié)的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際的能力 【重點(diǎn)難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)1、掌握用分壓式電路探究導(dǎo)體電壓和電流關(guān)系的過程。2、能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正確繪制U-I圖象,正確分析圖象中所隱含的信息。教學(xué)難點(diǎn)1、分壓式電路的連接及優(yōu)缺點(diǎn)。2、對(duì)U-I圖像中各類信息的判斷【預(yù)習(xí)】:1電阻:表征導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的物理量。符號(hào)常用R表示,電阻的單位:歐姆,簡(jiǎn)稱歐,符號(hào)是,11V/A,常用單位還有千歐(k)和兆歐(M),1M=103k=106。 2歐姆定律的內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流I 跟導(dǎo)體_,跟導(dǎo)體中的_。公式表示:I=_。歐姆定律的適用范圍:
23、金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電,對(duì)氣體導(dǎo)電不適用。 3導(dǎo)體的伏安特性曲線:導(dǎo)體中的電流I隨導(dǎo)體兩端的電壓U變化的圖線,叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線,如圖1231所示。圖線斜率的物理意義:斜率的倒數(shù)表示電阻,即tan=I/U=1/R 4測(cè)量小燈泡伏安特性曲線的電路選擇:由于小燈泡的電阻較小,為減小誤差,可采用安培表外接法,教師要引導(dǎo)學(xué)生討論,選安培表外接法還是內(nèi)接法?為什么選外接法?讓學(xué)生學(xué)到的知識(shí)、方法在新情景中運(yùn)用,提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。本實(shí)驗(yàn)教材中滑動(dòng)變阻器采用限流接法,電阻R串聯(lián)在電路中,即使把R的值調(diào)到最大,電路中還有一定的電流,因此實(shí)驗(yàn)繪出的伏安特性曲線缺少坐標(biāo)原點(diǎn)附近的數(shù)據(jù)。 若要求小燈
24、泡的電壓變化范圍較大(從零開始逐漸增大到接近額定電壓),則滑動(dòng)變阻器可采用分壓接法。教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析,讓學(xué)生知道電壓如何變化,并知道接通電路前,滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)放在何處。滑動(dòng)變阻器采用分壓接法的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1232所示。 5實(shí)驗(yàn)電路的連接:這是學(xué)生進(jìn)入高中第一次做恒定電流實(shí)驗(yàn),在連接電路上要給予學(xué)生適當(dāng)?shù)膸椭?。接線順序?yàn)椤跋却蟛ⅰ薄k姳砹砍踢x擇的原則是:使測(cè)量值不超過量程的情況下,指針盡量偏轉(zhuǎn)至3/4量程處。電路接好后合上電鍵前要檢查滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸點(diǎn)的位置,使開始實(shí)驗(yàn)時(shí),小燈泡兩端的電壓為最小。 6數(shù)據(jù)的收集與處理合上電鍵后,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn),改變小燈泡兩端的電壓,每改變一次,讀
25、出電壓值和相應(yīng)的電流值。可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格。U/V I/A 在坐標(biāo)紙上,將表格中的數(shù)據(jù),用描點(diǎn)法畫出U-I圖線。 【展示】1、歐姆定律演示:如圖,方法按P46演示方案進(jìn)行閉合S后,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭,記下觸頭在不同位置時(shí)電壓表和電流表讀數(shù)。電壓表測(cè)得的是導(dǎo)體R兩端電壓,電流表測(cè)得的是通過導(dǎo)體R的電流,記錄在下面表格中。U/V I/A 把所得數(shù)據(jù)描繪在U-I直角坐標(biāo)系中,確定U和I之間的函數(shù)關(guān)系。分析:這些點(diǎn)所在的圖線包不包括原點(diǎn)?包括,因?yàn)楫?dāng)U=0時(shí),I=0。這些點(diǎn)所
26、在圖線是一條什么圖線?過原點(diǎn)的斜直線。即同一金屬導(dǎo)體的U-I圖象是一條過原點(diǎn)的直線。把R換成與之不同的R,重復(fù)前面步驟,可得另一條不同的但過原點(diǎn)的斜直線。結(jié)論:同一導(dǎo)體,不管電流、電壓怎么樣變化,電壓跟電流的比值是一個(gè)常數(shù)。這個(gè)比值的物理意義就是導(dǎo)體的電阻。 引出-(1)、導(dǎo)體的電阻定義:導(dǎo)體兩端電壓與通過導(dǎo)體電流的比值,叫做這段導(dǎo)體的電阻。公式:R=U/I(定義式)說明:A、對(duì)于給定導(dǎo)體,R一定,不存在R與U成正比,與I成反比的關(guān)系,R只跟導(dǎo)體本身的性質(zhì)有關(guān)B、這個(gè)式子(定義)給出了測(cè)量電阻的方法伏安法。C、電阻反映導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用單位:歐姆,符號(hào),且1=1VA,常用單位:、k
27、;、M換算關(guān)系:1k=103 1M=103K(2)歐姆定律定律內(nèi)容:導(dǎo)體中電流強(qiáng)度跟它兩端電壓成正比,跟它的電阻成反比。公式:I=U/R 適應(yīng)范圍:一是部分電路,二是金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液2、導(dǎo)體的伏安特性曲線(1)伏安特性曲線:用縱坐標(biāo)表示電流I,橫坐標(biāo)表示電壓U,這樣畫出的I-U圖象叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。(2)線性元件和非線性元件線性元件:伏安特性曲線是通過原點(diǎn)的直線的電學(xué)元件。非線性元件:伏安特性曲線是曲線,即電流與電壓不成正比的電學(xué)元件。3、分組實(shí)驗(yàn):測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線(第2課時(shí))按P48實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行,電路改為分壓電路分發(fā)方格紙,讓學(xué)生把實(shí)驗(yàn)數(shù)
28、據(jù)列表,并在坐標(biāo)紙中建立坐標(biāo)系后做出圖象【點(diǎn)撥】教學(xué)易錯(cuò)點(diǎn)1、分壓式電路的設(shè)計(jì)與連接(1) 不看實(shí)驗(yàn)條件,直接設(shè)計(jì)成限流式電路;(2)開關(guān)閉合前滑片P的位置隨意。2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理(1)繪制U-I圖象時(shí),坐標(biāo)軸上一格習(xí)慣取1V或1A為一個(gè)標(biāo)度;(2)當(dāng)U-I圖線為曲線時(shí),圖線上某一點(diǎn)電阻值的計(jì)算方法與該點(diǎn)切線的斜率相混淆?!镜淅觥坷?.電路中有一段導(dǎo)體,給它加上3V的電壓時(shí),通過它的電流為2mA,可知這段導(dǎo)體的電阻為_;如果給它加上2V的電壓,則通過它的電流為_ mA;如果在它兩端不加電壓,它的電阻為_。 解析:導(dǎo)體中的
29、電流隨電壓的變化而變化,但對(duì)于一確定的電阻而言,其電阻不隨電壓的變化而變化,也與導(dǎo)體中有無電流無關(guān)。由歐姆定律I=U/R得:R=U/I=3/(2×10-3)=1500()。導(dǎo)體的電阻不隨所加的電壓變化而變化,并與是否通電無關(guān),所以當(dāng)U=2V時(shí),I=U/R=3/1500=1.33×10-3(A)=1.33A。在不加電壓時(shí),電阻仍為1500。 拓展:對(duì)于歐姆定律I=U/R我們可以說:電流與電壓成正比,與電阻成反比;但根據(jù)歐姆定律的公式變形R=U/I,我們就不能說:電阻與電壓成正比,與電流成反比。因?yàn)殡娮枋敲枋鰧?dǎo)體阻礙電流本領(lǐng)大小的物理量,與導(dǎo)體中有無電流無關(guān)。至于電阻的大小與哪
30、些因素有關(guān),通過今后的學(xué)習(xí),我們可以知道是由導(dǎo)體的本身以及溫度來決定。另外,在掌握物理學(xué)公式時(shí),不能僅僅從數(shù)學(xué)角度去理解,還要注意理解一些物理量本身的、物理學(xué)的內(nèi)在含義。 例2:關(guān)于電流和電阻,下列說法中正確的是( )A電流的方向與導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)方向相同B金屬導(dǎo)體溫度升高時(shí),由于自由電子的熱運(yùn)動(dòng)加劇,所以電流增大C由R=U/I可知,I一定時(shí),導(dǎo)體的電阻R與U成正比,U與I成反比D對(duì)給定的電阻,比值U/I是一個(gè)定值,反映導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)答案:D 例3.兩電阻R1、R2 的I-U圖線如圖1233所示,由圖可知兩電阻的大小之比R1:R2_。當(dāng)通過兩個(gè)電阻的電流相等時(shí),兩個(gè)電阻兩端的電壓之比U
31、1:U2_。當(dāng)加在兩個(gè)電阻上的電壓相等時(shí),通過它們的電流之比I1:I2_。 解析:由于電阻R=U/I=1/tan,所以在I-U圖線中,兩個(gè)電阻的比值即等于圖線與水平軸夾角正切值的倒數(shù)之比,知道了電阻之比,再根據(jù)歐姆定律即可求出電流相同時(shí)的電壓之比和電壓相同時(shí)的電流之比。在I-U圖線中,兩個(gè)電阻的比值等于圖線與水平軸夾角的正切值的倒數(shù)之比,所以有R1:R2=tan300:tan600=1:3 根據(jù)歐姆定律可知,當(dāng)通過兩個(gè)電阻的電流相等時(shí),兩個(gè)電阻兩端的電壓與它們的電阻成正比,所以有 U1:U2=R1:R2=1:3 同樣根據(jù)歐姆定律可知,當(dāng)加在兩個(gè)電阻上的電壓相等時(shí),通過它們的電流與電
32、阻成反比,所以有 I1:I2=R2:R1=3:1 拓展:用圖象反映物理規(guī)律,是物理學(xué)中常用的方法,也是考察的重點(diǎn)之一。本題要求學(xué)生理解I-U圖象的物理含義,知道I-U圖象不僅能反映電流隨電壓變化的關(guān)系,還要能知道,其斜率的倒數(shù)即為該導(dǎo)體的電阻。在觀察物理函數(shù)圖象時(shí)一定要注意坐標(biāo),不能憑記憶來回答。如果圖象是U-I圖象,其圖線的斜率就等于導(dǎo)體的電阻。如圖1234所示是表示兩個(gè)導(dǎo)體的伏安特性曲線,導(dǎo)體1和導(dǎo)體2的電阻那個(gè)大?答案:R1>R2 訓(xùn)練1.歐姆定律適用于 ( BC ) A.電動(dòng)機(jī)電路 B.金屬導(dǎo)體導(dǎo)電C.電解液導(dǎo)電 D.所有電器元件2如圖1235所示,a、b兩直線分別是
33、用電器A和B的伏安特性曲線,則下列說法正確的是(AC)A通過用電器的電流與用電器兩端的電壓成正比B用電器中的電流、兩端的電壓和用電器的電阻不符合歐姆定律C用電器A的電阻值比B大D用電器A的電阻值比B小 3.用電器A的電阻是用電器B的電阻的2倍,加在A上的電壓是加在B上的電壓的一半,那么通過A、B的電流IA和IB的關(guān)系是 ( D ) AIA=2IB B.IA=IB C.IA=IB/2 D. IA=IB/44小燈泡的伏安特性曲線如圖1236中的AB段(曲線)所示,由圖可知,燈絲的電阻因溫度的影響改變了_.105.如果人體的最小電阻是800,已知通過人體的電流為50mA時(shí),就會(huì)引起呼吸器官麻痹,不能
34、自主擺脫電源,試求安全電壓。小于40V6.標(biāo)有“6.3V 0.3A”的小燈泡,其電阻為多少?若將此燈泡接到4.2V的電源上時(shí),通過燈泡的電流強(qiáng)度為多少?21 0.2A7.普通電話用的是炭精話筒,里面碳粒的電阻能在4555的范圍里變化,當(dāng)加上6V的電壓時(shí),電路中的電流變化范圍是多少? 0.11A0.133A8.一個(gè)電阻器,當(dāng)它兩端的電壓增加0.2V時(shí),通過電阻器的電流增加2mA,則該電阻器的阻值是多少?1009為研究小燈泡的伏安曲線的特性,選用小燈泡額定值為“3.0 V,0.4 A”,實(shí)驗(yàn)中有儀器:安培表、伏特表、電鍵、導(dǎo)線若干外;還需要 _、_。 (1)根據(jù)所學(xué)的知識(shí),通過查資料、與同學(xué)討論思
35、考后回答下列問題: 實(shí)驗(yàn)中用兩電表測(cè)量小燈泡兩端的電壓和流過小燈泡的電流時(shí),電路怎樣連接才能使測(cè)得燈泡的電阻誤差較小?為什么?(2)為使加在小燈泡的電壓從零開始,能在較大的范圍調(diào)節(jié),滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用怎樣連接?在方框內(nèi)畫出相關(guān)的電路圖。 (3)請(qǐng)根據(jù)你畫的電路圖,把圖1237中的實(shí)驗(yàn)器材連成符合要求的實(shí)驗(yàn)電路。 (4)為使讀數(shù)誤差盡可能小,電壓表的量程應(yīng)選用_檔,電流表的量程應(yīng)選用_檔,為保證實(shí)驗(yàn)安全,測(cè)量范圍不能超過_V和_A,開始做實(shí)驗(yàn)閉合S前,應(yīng)把P移到_端。 (5)若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得某一小燈泡的電流強(qiáng)度和電壓之值如下表,請(qǐng)?jiān)趫D1238中畫出U-I圖線,該小燈泡的電阻有何特征?并從中分析其主要原
36、因。I/A0.100.200.260.300.360.400.440.480.520.56U/V0.050.140.210.300.480.701.021.481.962.50 電源,滑動(dòng)變阻器 (1)安培表量程選擇00.6A,伏特表量程選03V,安培表采用外接法。 (2)采用分壓電路,電路圖如圖所示。(3)實(shí)物圖如下圖所示。 (4)03V,00.6A,3V 0.4A D (5)圖略,燈絲電阻隨兩端電壓的增大而增大。§2.4、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路(2課時(shí))【教學(xué)目標(biāo)】(一)知識(shí)與技能1進(jìn)一步學(xué)習(xí)電路的串聯(lián)和并聯(lián),理解串、并聯(lián)電路的電壓關(guān)系、電流關(guān)系和電阻關(guān)系,并能運(yùn)用其解決有關(guān)關(guān)問題。
37、2進(jìn)而利用電路的串、并聯(lián)規(guī)律分析電表改裝的原理。(二)過程與方法通過復(fù)習(xí)、歸納、小結(jié)把知識(shí)系統(tǒng)化。(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀通過學(xué)習(xí),學(xué)會(huì)在學(xué)習(xí)中靈活變通和運(yùn)用?!局攸c(diǎn)與難點(diǎn)】 重點(diǎn):教學(xué)重點(diǎn)是串、并聯(lián)電路的規(guī)律。難點(diǎn):難點(diǎn)是電表的改裝?!绢A(yù)習(xí)】1串聯(lián)電路的基本特點(diǎn):(1)電路中各處的電流相等,即I1=I2=In;(2)電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和,即U=U1+U2+Un2串聯(lián)電路的重要性質(zhì):(1)總電阻:R=R1+R2+Rn;(2)電壓分配:U1/R1=U2/R2=Un/Rn。3并聯(lián)電路的基本特點(diǎn):(1)電路中各支路兩端的電壓相等,即U1=U2=Un。(2)電路的總電流等于各支路電
38、流之和,即I=I1+I2+In。4并聯(lián)電路的重要性質(zhì):(1)總電阻:;推論:并聯(lián)總電阻小于任一支路電阻;任一支路電阻增大,總電阻增大;反之,減小。(2)電流分配:I1R1=I2R2=InRn=U。5稍復(fù)雜電路的等效化簡(jiǎn)方法:(1)電路化簡(jiǎn)時(shí)的原則:無電流的支路化簡(jiǎn)時(shí)可去除;等電勢(shì)的各點(diǎn)化簡(jiǎn)時(shí)可合并;理想導(dǎo)線可任意長(zhǎng)短;理想電流表可認(rèn)為短路,理想電壓表可認(rèn)為斷路。(2)常用等效化簡(jiǎn)方法:電流分支法:a先將各結(jié)點(diǎn)用字母標(biāo)出;b判斷各結(jié)點(diǎn)元件的電流方向;c按電流流向,自左向右將元件、結(jié)點(diǎn)、分支逐一畫出;d將畫出的等效圖加工整理。等勢(shì)點(diǎn)排列法:a先將各結(jié)點(diǎn)用字母標(biāo);b判斷各結(jié)點(diǎn)電勢(shì)高低;c將各結(jié)點(diǎn)按電
39、勢(shì)高低自左向右排列,再將各結(jié)點(diǎn)間的支路畫出;d將畫出的等效圖加工整理。(3)含有電容器的直流電路的分析方法:電路穩(wěn)定時(shí),電容器是斷路的,其兩端電壓等于所并聯(lián)的電路兩端的電壓;電路的電流、電壓變化時(shí),將會(huì)引起電容器的充(放)電;如果電容器兩端電壓升高,電容器將充電;如果電壓降低,電容器將通過與它并接的電路放電。6電壓表是由小量程的電流表串聯(lián)一定的分壓電阻所組成。為了計(jì)算分壓電阻,需要測(cè)定電流表的兩個(gè)基本參數(shù),即_和_。7用串聯(lián)分壓的原理來改裝電壓表,擴(kuò)大量程。串聯(lián)的電阻大小根據(jù)所分擔(dān)的電壓來計(jì)算即R串=(U-IgRg)/Ig。8改裝電壓表根據(jù)Ig、Rg和要求改裝后電壓表的量程U,計(jì)算串聯(lián)電阻:R
40、串=(U-IgRg)/Ig,選擇電阻箱上的阻值為R串,把電流表和該電阻箱串聯(lián),就做成了量程為U的電壓表。此時(shí)電流表的刻度就是電壓表的刻度了,滿偏電流Ig代表電壓U,刻度是均勻的。考慮到學(xué)生用電阻箱最大阻值只有9999,用J0415型微安表宜改裝成為量程2V,用J0409型電流表宜改裝成量程3V。9與標(biāo)準(zhǔn)電壓表校對(duì)將改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對(duì)時(shí)的電路如圖1241所示,應(yīng)注意:(1)改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)表并聯(lián);(2)滑動(dòng)變阻器連接成分壓式,以便于將改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表從0到滿刻度逐一進(jìn)行校對(duì)。(3)算出改裝電壓表滿刻度的誤差,其數(shù)值等于改裝表的滿偏讀數(shù)值U/跟標(biāo)準(zhǔn)電壓表上的讀數(shù)值U之
41、差與標(biāo)準(zhǔn)電壓表讀數(shù)之比,即百分誤差為:U-U/U×100。當(dāng)改裝表的最大指示值不準(zhǔn)時(shí),調(diào)它的分壓電阻R1來校準(zhǔn)。假如另外的點(diǎn)仍不準(zhǔn),這是電流表G或電壓表V的線性不良造成的。【展示】(1) 串聯(lián)電路電路中各處的電流強(qiáng)度相等。I=I1=I2=I3=電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和U=U1+U2+U3+串聯(lián)電路的總電阻,等于各個(gè)電阻之和。R=R1+R2+R3+電壓分配:U1/R1=U2/R2 U1/R1=U/Rn個(gè)相同電池(E、r)串聯(lián):En = nE rn = nr(2)并聯(lián)電路 并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等。U=U1=U2=U3= 電路中的總電流強(qiáng)度等于各支路電流強(qiáng)度之和。
42、I=I1+I2+I3+ 并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù),等于各個(gè)電阻的倒數(shù)之和。 1/R=1/R1+1/R2+1/R3+ 對(duì)兩個(gè)電阻并聯(lián)有:R=R1R2/(R1+R2) 電流分配:I1/I2=R1/R2 I1/I=R1/Rn個(gè)相同電池(E、r)并聯(lián):En = E rn =r/n再由學(xué)生討論下列問題: 幾個(gè)相同的電阻并聯(lián),總電阻為一個(gè)電阻的幾分之一; 若不同的電阻并聯(lián),總電阻小于其中最小的電阻; 若某一支路的電阻增大,則總電阻也隨之增大; 若并聯(lián)的支路增多時(shí),總電阻將減小; 當(dāng)一個(gè)大電阻與一個(gè)小電阻并聯(lián)時(shí),總電阻接近小電阻?!军c(diǎn)撥】教學(xué)易錯(cuò)點(diǎn)1、并聯(lián)電阻的計(jì)算;2、復(fù)雜電路的等效電路圖;3、電表改裝的原理
43、圖及計(jì)算尤其是雙量程;4、伏安法測(cè)電阻,內(nèi)接法、外接法的選擇。 【典例精析】例1如圖1242所示,A、B兩端電壓不變,將變阻器R2的滑動(dòng)端P向左移動(dòng),B、C間的等效電阻將_,電阻R1上的電壓將_,燈泡L會(huì)_。 解析:在L和R2的并聯(lián)電路中,變阻器滑動(dòng)端P向左移動(dòng),變阻器的使用電阻變小,即并聯(lián)電路某一支路電阻變小,總電阻變小,故B、C間的等效電阻變小。L和R2并聯(lián)再和R1串聯(lián)的電路中,由于A、B兩端電壓不變,R1不變,RBC變小,所以R1分得的電壓變大,RBC分得的電壓變小,燈泡L變暗?;蛘呃肦總減小,I=U/R增大,所以UAC=IR1增大,UCB減小。用極限法分析:設(shè)P滑到R2的最左端,則R
44、2的使用電阻為零,L被短路,立即可得出:BC間電阻為零,燈泡L不發(fā)光,R1上的電壓等于總電壓。 拓展:應(yīng)熟記并聯(lián)電路中某一電阻變化而引起總電阻變化的關(guān)系;對(duì)于有滑動(dòng)變阻器的電路,若滑動(dòng)變阻器的阻值是單一變化的(只變大或只變?。瑒t利用極限法分析較簡(jiǎn)捷。 例2:如圖1243所示,設(shè)R1=R2=R3=R4=R,求電鍵K閉合和開啟時(shí),A、B兩端電阻之比。 解析:用分支法簡(jiǎn)化電路:由A經(jīng)R1為第一支路到B,(原則上最簡(jiǎn)便直觀);由A取第二支路經(jīng)R2經(jīng)C到B;由A取第三支路經(jīng)R3到D再經(jīng)R4到B;CD間接有K,如圖1244所示。K閉合:R4短路,相當(dāng)于R1、R2、R3并聯(lián),故RAB=R/3K開啟:相當(dāng)于
45、R3、R4串聯(lián)后再和R1、R2并聯(lián),故:;R/AB=2R/5,所以RABR/AB=56 拓展:由于R1、R2、R3、R4四個(gè)電阻間的串、并聯(lián)關(guān)系不明顯,因此要對(duì)原來的電路圖進(jìn)行簡(jiǎn)化,例題解析給出的解法是采用電流分支簡(jiǎn)化法,另外還可以采用等勢(shì)點(diǎn)排列法:假定電流從A流入,從B流出,則A點(diǎn)電勢(shì)最高,B點(diǎn)電勢(shì)最低,且B、C兩點(diǎn)等勢(shì);若K閉合,由B、C、D三點(diǎn)是等勢(shì)點(diǎn),則R4被短路;相當(dāng)于R1、R2、R3并聯(lián)。若K開啟,相當(dāng)于R3、R4串聯(lián)后再和R1、R2并聯(lián),這樣就容易求解。簡(jiǎn)化電路時(shí),若能將電流分支法和等勢(shì)點(diǎn)排列法結(jié)合使用,效果更好。 例3:如圖1245所示,M、N兩點(diǎn)間電壓為18V,R1=6,R2
46、=3,C1=6F,C2=3F;當(dāng)電鍵K斷開時(shí),A、B兩點(diǎn)間的電壓UAB為_伏,當(dāng)K閉合時(shí),電容器C1的電量變化了_庫(kù)。 解析:直流電不能通過C1、C2,所以當(dāng)電鍵K開啟時(shí),全電路無電流,B、C等勢(shì),A、D等勢(shì),UAB=UCD=18V,此時(shí)電容C1的帶電量Q1=C1UAC=C1UDC=6×10-6×18=1.08×104(庫(kù))。當(dāng)電鍵K閉合時(shí),電路R1、R2導(dǎo)通,相當(dāng)于R1、R2串聯(lián),C1、C2分別和R1、R2并聯(lián),所以C1電壓等于R1上兩端電壓,U/BC=R1U/(R1+R2)=6×18/(6+3)=12(伏)電容器C1帶電量Q/1=C1U/
47、AB=6×10-6×12=0.72×10-4(庫(kù))電容器C1上電量變化:Q=Q/1-Q1=0.72×10-4-1.08×104=-0.36×10-4(庫(kù))負(fù)號(hào)表示電量減小。 拓展:求解電路中電容器的帶電量關(guān)鍵在于求出電容兩端的電壓。 例4:一個(gè)分壓電阻為R1串聯(lián)到電壓表上,使電壓表的量程擴(kuò)大為原來的n倍,另一個(gè)分壓電阻R2串聯(lián)到同一電壓表上,量程擴(kuò)大到原來的m倍,如果把這兩個(gè)電阻并聯(lián)之后再串聯(lián)到電壓表上,此時(shí)電壓表的量程擴(kuò)大了幾倍? 解析:設(shè)原電壓表的內(nèi)阻為RV,原來的量程為U,滿偏電流為I,則有:U=IRV串聯(lián)上分壓電阻
48、R1時(shí),有:I(R1+RV)=nU串聯(lián)上分壓電阻R2時(shí),有:I(R2+RV)=mUR1、R2并聯(lián)后再串聯(lián)到電壓表上時(shí),有:IR1R2/(R1+R2)+RV=kU 把I=U/RV代入得:R1=(n-1)RV,R2=(m-1)RV,R1R2/(R1+R2)=(k-1)RV由以上方程可解得:k=(mn-1)/(m+n-2) 拓展:本題主要考查電壓表的改裝,涉及的知識(shí)點(diǎn)是串聯(lián)電阻的分壓原理。解題過程中要弄清楚電壓表量程的擴(kuò)大與串聯(lián)電阻之間的內(nèi)在聯(lián)系。例5:實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有器材如實(shí)物圖1246所示,有:電池E,電動(dòng)勢(shì)約10V,內(nèi)阻約1;電流表A1,量程10A,內(nèi)阻r1約為0.2;電流表A2,量程300mA,
49、內(nèi)阻r2約為5;電流表A3,量程250mA,內(nèi)阻r3約為5;電阻箱R1,最大阻值999.9,阻值最小改變量為0.1;滑線變阻器R2,最大阻值100;開關(guān)S;導(dǎo)線若干。要求用圖1247所示的電路測(cè)定圖中電流表A的內(nèi)阻。(1)在所給的三個(gè)電流表中,哪幾個(gè)可用此電路精確測(cè)出其內(nèi)阻?(2)在可測(cè)的電流表中任選一個(gè)作為測(cè)量對(duì)象,在實(shí)物圖上連成測(cè)量電路。(3)你要讀出的物理量是_。用這些物理量表示待測(cè)內(nèi)阻的計(jì)算公式是_。 解析:本題可以用半偏法測(cè)電流表的內(nèi)阻,將待測(cè)的電流表與電阻箱并聯(lián),另一個(gè)電流表接在總電路里,保持總電流不變,使電阻箱里分掉一半電流,則待測(cè)電流表的內(nèi)阻與電阻箱的阻值相等.由于電流表A1量
50、程太大,其余表中顯示的電流在A1表中無法顯示,只能測(cè)A2、A3表的內(nèi)阻。 本題的正確答案是:(1)A2和A3;(2)電路連接如圖1248所示(3)調(diào)節(jié)R1,當(dāng)A3中的電流是A2中的一半時(shí),A3的內(nèi)阻r3=R1; 或者直接讀出兩電流表的電流I2、I3以及R1,則r3=(I2-I3)R1/I3。 拓展:本題是一道綜合性試題,涉及的知識(shí)有電表的選擇、實(shí)物圖的連接、測(cè)量電表內(nèi)阻的方法等。本題測(cè)量電表內(nèi)阻的方法是“半偏法”測(cè)電阻的變通應(yīng)用,利用A3和R1兩端電壓相等的規(guī)律,由通過兩者的電流大小得到A3的電阻大小?!居?xùn)練】1把“1.5V,0.3A”的電珠接到6V電源上,為使正常發(fā)光,需串聯(lián)一個(gè)_的電阻。1
51、52電阻R1=60,它和電阻R2串聯(lián)后,R2上的電壓是總電壓的2/3,那么,如果已知總電壓為18V,R2阻值為_,兩端電壓為_V,電流為_A。120;12;0.13實(shí)驗(yàn)室常用的電壓表是由小量程電流表,再_聯(lián)一電阻而組成,這是應(yīng)用了_的原理制成的,這樣做既擴(kuò)大了表的量程,同時(shí)使整個(gè)電壓表的內(nèi)阻_,使得測(cè)量時(shí)對(duì)電路的影響減小。串;電阻分壓;增大.4.現(xiàn)有一個(gè)靈敏電流計(jì),它的滿偏電流為Ig=1mA,內(nèi)阻Rg=200,若要將它改裝成量程為5A的電流表,應(yīng)_一個(gè)_的電阻,改裝后的電流表測(cè)量電流時(shí),指針指在表盤上原來0.2mA處,則被測(cè)電流的大小是_.并;0.04;1A5.現(xiàn)有一個(gè)靈敏電流計(jì),它的滿偏電流
52、為Ig=5mA,內(nèi)阻Rg=500,若要將它改裝成量程為15V的電壓表,應(yīng)_一個(gè)_的電阻,改裝后的電壓表測(cè)量電壓時(shí),指針指在表盤上原來0.5mA處,則被測(cè)電壓的大小是_.串;2500;1.5V6下列說法正確的是(ABC)A一個(gè)電阻和一根無電阻的理想導(dǎo)線并聯(lián),總電阻為零B并聯(lián)電路任一支路的電阻都大于電路的總電阻C并聯(lián)電路任一支路的電阻增大(其它支路不變),則總電阻也增大D并聯(lián)電路任一支路的電阻增大(其它支路不變),則總電阻一定減小7如圖1249所示,A、B間的電壓是30V,改變滑動(dòng)變阻器觸頭的位置,可以改變CD間的電壓,UCD的變化范圍是( C )A010V B020V C1020V D2030V
53、8如圖12410所示,當(dāng)ab端接入100V電壓時(shí),cd兩端為20V;當(dāng)cd兩端接入100V時(shí),ab兩端電壓為50V,則R1R2R3之比是(A )A412 B211 C321 D以上都不對(duì)9如圖12411所示是將滑動(dòng)變阻器作分壓器用的電路,A、B為分壓器的輸出端,若把變阻器的滑動(dòng)片放在變阻器中央,下列判斷正確的是(ABC)A空載時(shí)輸出電壓為UAB=UCD/2B當(dāng)接上負(fù)載R時(shí),輸出電壓UAB<UCD/2C負(fù)載R越大,UAB越接近UCD/2D負(fù)載R越小,UAB越接近UCD/210如圖12412中AB之間的總電阻為:甲圖RAB=_;乙圖K斷開時(shí)RAB=_,K閉合時(shí)R/AB=_;丙圖K斷開時(shí)RAB=_,K閉合時(shí)R/AB=_。0;4;2;3;311如圖124
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