高中物理恒定電流總結

1、第七章恒定電流、基本概念1電流電流的定義式：I=q，適用于任何電荷的定向移動形成的電流。t對于金屬導體有I=nqvS（n為單位體積內的自由電子個數(shù)S為導線的橫截面積,v為自由電子的定向移動速率，約0-5m/s，遠小于電子熱運動的平均速率05m/s，更小于電場的傳播速率X108m/s）,這個公式只適用于金屬導體。2電阻定律導體的電阻R跟它的長度l成正比，跟它的橫截面積S成反比。R=p-s（i）p是反映材料導電性能的物理量，叫材料的電阻率。單位是純金屬的電阻率小，合金的電阻率大。材料的電阻率與溫度有關系：金屬的電阻率隨溫度的升高而增大鉑較明顯，可作為金屬熱電阻，用于溫度測量;錳銅、鎳銅的電阻率幾乎

2、不隨溫度而變，可用于標準電阻。 半導體的電阻率一般隨溫度的升高而減小。 有些物質當溫度接近）K時，電阻率突然減小到零這種現(xiàn)象叫超導現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導現(xiàn)象的物體叫超導體。材料由正常狀態(tài)轉變?yōu)槌瑢顟B(tài)的溫度叫超導材料的轉變溫度有些材料的導電性能介于導體和絕緣體之間，這種材料稱為半導體。3歐姆定律I=U（適用于金屬導體和電解質溶液，不適用于氣體和半導體導）。R電阻的伏安特性曲線例1練習1.下圖所列的4個圖象中，最能正確地表示家庭常用的白熾電燈在不同電壓下消耗的電功率P與電壓平方U2之間的函數(shù)關系的是以下哪個圖象A.B.D.4電功和電熱電功就是電場力做的功，因此V=UIt；由焦耳定律，電熱Q=IRt。

3、對純電阻而言，電功率等于熱功率:=Q=UI=I2Rt=旦t，因此IU=12R=URR對非純電阻電路（如電動機和電解槽，由于電能除了轉化為電熱以外還同時轉化為機械能或化學能等其它能，所以電功必然大于電熱：Q，這時電功只能用W=UIt計算，電熱只能用Q=I2Rt計算，兩式不能通用。電功率和熱功率的關系也變?yōu)?P+P。電熱其例2.某電動機，當電壓U=10V時帶不動負載，因此不轉動，這時電流為=2A。當電壓為U2=36V時能帶動負載正常運轉，這時電流為I2=1A。不考慮電動機線圈的電阻隨溫度的改變求這時電動機的機械功率是多大？解：電動機不轉時可視為為純電阻，由歐姆定律得,=U=50，這個電阻可認為是不

4、變I1的。電動機正常轉動時，輸入的電功率為p電耳盧與,內部消耗的熱功莉熱=R=5W所以機械功率P=31W由這道例題可知：電動機在啟動時電流較大，容易被燒壞；正常運轉時電流反而較小5串并聯(lián)電路與混聯(lián)電路計算電流，除了用=常外，還經(jīng)常用并聯(lián)電路總電流和分電流的關系冋+厶計算電壓，除了用U=IR夕卜，還經(jīng)常用串聯(lián)電路總電壓和分電壓的關系U=U1+U2計算電功率，無論串聯(lián)、并聯(lián)還是混聯(lián)，總功率都等于各電阻功率之和：+P2以上關系式/二厶+厶、U=U1+U2和P=P1+P2既可用于純電阻電路，也可用于非純電阻電路。既可以用于恒定電流，也可以用于交變電流。例3.已知如圖，兩只燈泡L、L2分別標有'

5、110V,60W”和“110V,100W”，另外有一只滑動變阻器R,將它們連接后接入220V的電路中，要求兩燈泡都正常發(fā)光，并使整個電路消耗的總功率最小，應使用下面哪個電路？A,LLB.CRRR解：只有B、D兩圖中的兩燈泡都能正常發(fā)光，電路特點是左、右兩部分的電流、電壓都相同，因此消耗的電功率一定相等可以直接看出：B圖總功率為200W,D圖總功率為320W,所以選B。也可以看總電路，路端電壓都是20V,B圖總電流是I?的額定電流，而D圖總電流是L、L2的額定電流之和，因此迦。練習3.已知如圖，R=6Q,R2=3Q,R3=4Q，則接入電路后這三只電阻的實際功率之比為解：電流之比是I1：I2：I3

6、=1：2：3；電壓之比是U:U2:U=1：1：2；利用P=UI得P1:P2:P=1：2：66分析復雜電路可利用用等勢點法凡用導線直接連接的各點為等勢點，電流為零的電阻兩端是等勢點。在外電路，沿著電流方向電勢降低。凡接在同兩個等勢點上的電器為并聯(lián)關系。一般不考慮電表對電路的影響（A=°，RV=g）。例4.一個T型電路如圖所示，電路中的電阻1=1OQ,R2=120Q,R3=40Q。另有一測試電源，電動勢為100V,內阻忽略不計。則A. 當cd端斷路時，ab之間的等效電阻是40QB. 當ab端短路時，cd之間的等效電阻是120QC. 當ab兩端接通測試電源時,cd兩端的電壓為80VD. 當

7、cd兩端接通測試電源時,ab兩端的電壓為80V解：cd端斷路時，ab之間的等效電阻是50Q；ab端短路時，cd之間的等效電阻是128Q；ab兩端接通測試電源時,cd兩端的電壓等于R3兩端電壓為80V；cd兩端接通測試電源時,ab兩端的電壓等于R3兩端電壓，為25V。選C。練習6.右圖電路中，若M、N都表示電流表則它們的示數(shù)與通過各電阻R2、R3的電流和總電流之間有什么關系？解：理想電流表的電阻為零，因此圖中、C兩點等電勢；B、D兩點也等電勢?？梢钥闯?，三只電阻是并聯(lián)關系，且通過、R2、R3的電流方向分別是向右、向左、向右。M、N的示數(shù)分別等于I2+I3和4+I2，因此M、N的示數(shù)之和等于總電流

8、與I2之和。若圖中M、N都表示電壓表，則三只電阻顯然是串聯(lián)關系M、N的示數(shù)分別表示U1+U2和U2+U3,M、N的示數(shù)之和等于總電壓與/2之和。7.含電容器電路的計算電容器與跟它并聯(lián)的用電器兩端的電壓相等。在計算出電容器的帶電量后，必須同時判定兩板的極性，并標在圖上。在充放電時，電容器兩根引線上的電流方向總是相同要根據(jù)正極板電荷變化判斷電流方向。若電量變化前后極板帶電的電性不變，那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量的差；若極板帶電的電性改變，那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量之和。DDD例5.已知如圖，電源內阻不計。為使電容器的帶電量增大可采取以下那些方法：A.增大鳥

9、B.增大R2C.增大R3D.減小R3解:由于穩(wěn)定后電容器相當于斷路因此R3上無電流，電路中的等勢點如圖中A、B、D所示。電容器相當于和R2并聯(lián)。只有增大R2或減小R1才能增大電容器C兩端的電壓，從而增大其帶電量。改變R3不能改變電容器的帶電量。因此選B。二、閉合電路歐姆定律電源是通過非靜電力做功把其它形式的能轉化為電勢能的裝置。電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內從負極移送到正極所做的功。電源接入電路后形成閉合電路，其中電源外部的電路叫做外電路，電源內部的電路叫做內電路。外電路的電阻稱為外電阻，內電路的電阻稱為內阻。1主要物理量R+、'探針/TI研究閉合電路，主要物理量有、

10、r、R、人U前廣上勺兩個是常量，后三個是變量。八I表達式：I=-（人R間關系）；U=E-Ir亡ItR+r（U、n可關系）從以上兩式看出:當外電路斷開時（I=0）,路端電壓等于電動勢這時若用電壓表去測量時,讀數(shù)卻略小于電動勢（有微弱電流）當外電路短路時R=0,因而U=0）電流最大，為=E/rm（一般不允許出現(xiàn)這種情況，電流太大，很容易把電源燒壞）。2電源的功率和效率功率：電源的功率（電源的總功率）=EI電源的輸出功率P=UIE出電源內部消耗的功率P=I2r最后一個等號只適用于純電阻電路）電源的輸出功率P=/E2R4Rr.竺冬邑,P隨R變化的圖R（R+r）2（R+J4r4r出E2線如右，當內、外電

11、阻相等時，電源的輸出功率最大P。m4r例7.已知如圖,E=6V，r=4Q,R=2Q,R2的變化范圍是）10Q。求：電源的最大輸出功率；R|上消耗的最大功率；上消耗的最大功率。解：外電阻等于內電阻，電流越大功率越大，把R1也看成電源的一部分，等效電源的內阻為Q,3.變化電路的討論閉合電路中只要有一只電阻的阻值發(fā)生變化，就會影響整個電路，使匚*總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。討論依據(jù)是：閉合電路歐姆112I_1定律、部分電路歐姆定律、串聯(lián)電路的電壓關系、并聯(lián)電路的電流關系。！.以右圖電路為例:設©增大，總電阻一定增大;由I=，I一定減??；ER4r1R+r1由U=E-Ir,U一定增

12、大；因此U4、I4一定增大；由I3=I-I4,I3、U3一定減??；由U=U-U3,U2、I2一定增大；由I1=I3-I2,I1一定減小?？偨Y規(guī)律如下：總電路上R增大時總電流I減小，路端電壓U增大；變化電阻本身和總電路變化規(guī)律相同；和變化電阻有串聯(lián)關系（通過變化電阻的電流也通過該電阻的看電流（即總電流減小時，該電阻的電流、電壓都減小;）和變化電阻有并聯(lián)關系的（通過變化電阻的電流不通過該電阻）看電壓（即路端電壓增大時，該電阻的電流、電壓都增大。）例8.如圖，電源內阻不可忽略.已知定值電阻=10Q,R2=8Q.當電鍵S接位置1時，電流表的示數(shù)為0.20A.那么當電鍵S接位置2時，電流表的示數(shù)可能是下

13、列的哪些值A0.28AB0.25AC0.22AD0.19A解：電鍵接2后，電路的總電阻減小，總電流一定增大，所以不可能0H9A.電源的路端電壓一定減小，原來路端電壓為2V,所以電鍵接2后路端電壓低于2V,因此電流一定小于0.25A.所以只能選C。注意隱含條件：電壓也降低了！凡變化電路，必須同時考慮人U三者的變化。例9.如圖所示，電源電動勢為E,內電阻為r.當滑動變阻器的觸片P從右端滑到左端時，發(fā)現(xiàn)電壓表V、V2示數(shù)變化的絕對值分別鄭U和AU2,下列說法中正確的是A.小燈泡L、L3變暗，L2變亮B.小燈泡L3變亮，L、L2變暗C.AU1<AU2D.AU1>AU2解：觸片P從右端滑到左

14、端，總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小。與滑動變阻器串聯(lián)的L、l2電流增大，變亮；與滑動變阻器并聯(lián)的3電壓降低，變暗。U減小,u2增大，而路端電壓U=U1+U2減小，所以U的變化量大于u2的變化量，選D。4.U-I圖象的應用右圖中a為電源的U-I圖象；b為外電阻的U-I圖象；交點M的坐標表示該電阻接入電路時電路的總電流和路端電壓以OM為對角線的矩形的面積表示輸出功率;a斜率的絕對值表示內阻大??；b斜率的絕對值表示外電阻大小；當兩個斜率相等時（即內、外電阻相等時）矩形面積最大，即輸出O功率最大（當時路端電壓是電動勢的一半，電流是最大電流的一。半）NIE（侶）0m砂RR2電流以及燈泡的實際電功率

15、。例10.如圖電路中R=R2=100Q，是阻值不隨溫度而變的定值電阻。白熾燈泡:的伏安特性曲線如右邊-U圖線所示。電源電動勢E=100V,內阻不計。求：當電鍵K斷開時燈泡兩端的電壓和通_過燈泡的電流以及燈泡的實際電功率。當電鍵閉合時，燈泡兩端的電壓和通過燈泡的解：設K斷開時燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流分別為UI,U=E-IR，即Ui=lOO-lO0，作出圖線如所示。該直線與燈泡的U圖線交點坐標M的物理意義就是當時的實際電壓電流，因此有U=40V,0.60AW=24W。設K閉合時燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流分別為U2、I2，則U2=E-(I2+U2/R2)Rl，I/A即U2=5O-502，作

16、出圖線如所示。該直線與燈泡的U圖線交點N坐標的物理意義就是當時的實際電壓電流，因此有U2=27V，厶=0.46AW=12WO練習7.如圖所示，圖線a是某一蓄電池組的伏安特性曲線圖線b是一只某種型號的定值電阻的伏安特性曲線若已知該蓄電池組的內阻為.0Q,則這只定值電阻的阻值Q。現(xiàn)有4只這種規(guī)格的定值電阻，可任意選取其中的若干只進行組合，作為該蓄電池組的外電路，則所組成的這些外電路中，輸出功率最大時_是W。解：由圖象可知蓄電池的電動勢為0V,由斜率關系知外電阻阻值為Q。用3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，外電阻等芒Q,因此輸出功率最大為0W。5.滑動變阻器的兩種特殊接法在電路圖中，滑動變阻器有兩種接法要

17、特別引起重視：'RE丁r右圖電路中,當滑動變阻器的滑動觸海從a端滑向b端的過程中，總電阻先增大后減小，到達中點位置時外電阻最大，總電流最小。所以電流表A的示數(shù)先減小后增大；還可以證明糾的示數(shù)一直減小，而為的示數(shù)一直增大。右圖電路中，設路端電壓7不變。當滑動變阻器的滑動觸頭P從a端滑向b端的過程中，總電阻逐漸減??；總電流逐漸增大；Rx兩端的電壓x二二Ri逐漸增大，通過R的電流I也逐漸增大（這就是分壓電路的工作原理）例11.如圖所示，電路中ab是一段長10cm電阻為100Q的均勻電阻絲。兩只定值電阻的阻值分別遞=80Q和R2=20Q。當滑動觸頭P從a端緩慢向b端移動的全過程中燈泡始終發(fā)光。

18、則當移動距離cm時燈泡最亮，移動距離為cm時燈泡最暗。解：當P移到右端時，外電路總電阻最小，燈最亮，這ap長10cm。當aP間電阻為20Q時，外電路總電阻最大，燈最暗，這0OP長2cm。6.斷路點的判定當由純電阻組成的串聯(lián)電路中僅有一處發(fā)生斷路故障時用，電壓表就可以方便地判定斷路點：凡兩端電壓為零的用電器或導線是無故障的兩；端電壓等于電源電壓的用電器或導線發(fā)生了斷路。例12.右圖電路由電源E、電阻R、R2白熾燈L和ab、cd、efgh四根導線組成。原來燈g泡正常發(fā)光，后來由于某一處斷路而突然滅了。為查明斷路點，某同學將電壓表的正、負接線柱依次接在線路中下列兩點上，并讀出示數(shù)如下e間0V；ad間

19、1.5V；cg間1.5V；fh間0V。由此可以判定斷路點在A.de間B.cd間C.fg間D.gh間解：串聯(lián)電路中只有一處斷路時，凡包含斷路點的外電路電壓等于電源電動勢；凡不包含斷路點的外電路電壓為零。由此，斷路點一定在d和cg的交集中，只可能是cd間。選B。例13.在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，用導線b、c、d、e、f、g和h按如圖+所示方式連接電路，電路中所有元件都完好，且電壓表和電流表已調零。閉合開關后：若電壓表的示數(shù)為2V,電流表的示數(shù)為零，小燈泡不亮，則斷路的導線為；若電壓表的示數(shù)為零,電流表的示數(shù)為）.3A,小燈泡亮，則斷路的導線為；若反復調節(jié)滑動變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，

20、但電壓表、電流表的示數(shù)不能調為零，則斷路的導線為解：（1H（2）hg紅黑八'、；RgRiE，r+-RgRiE，r1三、歐姆表原理黑八、歐姆表內部由電流表頭、電源、調零電阻串聯(lián)組成，外部在+、插孔內分別插有紅、黑表筆。當紅、黑表筆短接時，調節(jié)調零電阻?1，使電流表指滿偏電流g，根據(jù)E歐姆定律，I=E。調零后R的值不再改變，gR+r+R1g1E歐姆表總內阻為r0=Rg+r+R,I二-。若在紅、黑表筆間接一只阻值為“g1grIg/20RxEoR的待測電阻，則通過電流表頭的電流為=。從I-R圖象可以ro2r°3r。xr+Rx0x看出：Rx越大，I越小，并且這個變化是非線性的。當待測電

21、阻阻值©等于歐姆表內阻0時，通過電流表頭的電流為g/2,因此歐姆表刻度中央x0g刻度所標的阻值（與當時倍率的乘積）就是歐姆表內阻。從原理圖看出：用歐姆表測電阻時，由于電源在表內，電流從負插孔流出，通過黑表筆流入待測電阻，再從紅表筆流入正插孔，進入歐姆表。例14.多用表的表頭是一只量程6mA的電流表。與3mA刻度對應的歐姆表刻度值是30Q，則與0mA、1mA、2mA、4mA、5mA、6mA對應的歐姆表刻度值依次Q、Q、Q、Q、E解:與0mA對應的歐姆表刻度值為*與6mA對應的歐姆表刻度值為）。由滿偏電流I二gr0E和I二一一,中值刻度是30Q,說明歐姆表內阻0=30Q；與1mA對應的總電流是滿偏電流的r+R00x1/6,因此總電阻為r0+Rx=6r0，對應的Rx=5r°=150Q；同理可得與2mA、