恒定電流-學(xué)生用

1、恒定電流知識(shí)網(wǎng)絡(luò)第1節(jié) 電流（1）定義：電荷的定向移動(dòng)形成電流。（2）公式：（注意：如果是正、負(fù)離子同時(shí)移動(dòng)形成電流時(shí)q是兩種電荷電荷量絕值 之和）（3）方向：規(guī)定和正電荷定向移動(dòng)的方向相同，和負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反。（4）性質(zhì)：電流既有大小也有方向，但它的運(yùn)算遵守代數(shù)運(yùn)算規(guī)則，是標(biāo)量。（5）單位：國(guó)際單位制單位是安培（A），常用單位還有毫安（mA)、微安（) （6）微觀表達(dá)式：，n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是每個(gè)電荷的電荷量，S是導(dǎo)體的橫截面積，v是自由電荷定向移動(dòng)的速率。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，電子的電荷量為q此時(shí)電子的定向移

2、動(dòng)速度為v，在時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為（ ）A B C D第2節(jié) 電阻1 電阻導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用叫電阻。2電阻的定義式3電阻定律導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比，與橫截面積成反比。數(shù)學(xué)表達(dá)式：。4電阻率是反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量。其特點(diǎn)是隨著溫度的改變而變化。5半導(dǎo)體和超導(dǎo)體有些材料，它們的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，且電阻隨溫度的升高而減小，這種材料稱為半導(dǎo)體。有些物質(zhì)，當(dāng)它的溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí)，其電阻突然變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體。材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度，叫作超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度。1和的比較是電阻的定義式，其電阻并不隨

3、電壓、電流的變化而變化，只是可由該式算出線路中的電阻是電阻的決定式，其電阻的大小由導(dǎo)體的材料、橫截面積、長(zhǎng)度共同決定提供了一種測(cè)R的方法：只要測(cè)出U、I就可求出R提供了一種測(cè)導(dǎo)體的的方法：只要測(cè)出R、S就可求出2 正確理解電阻率（1）電阻率反映了材料對(duì)電流的阻礙作用，而電阻是長(zhǎng)度、橫截面積和材料都確定時(shí)的一段特定導(dǎo)體的對(duì)電流的阻礙作用。（2）電阻率可以用計(jì)算，但電阻率只與導(dǎo)體材料有關(guān)（當(dāng)然還受溫度影響），與導(dǎo)體長(zhǎng)度、橫截面積S無(wú)關(guān)。（3）電阻率在數(shù)值上等于用某種材料制成的長(zhǎng)lm、橫截面積為1的導(dǎo)線的電阻值。（4）電阻率與溫度有關(guān)。例如金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大；半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度

4、的升高而減??；還有些材料電阻率幾乎不受溫度的影響，可制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。例1一根粗細(xì)均勻的金屬裸導(dǎo)線，若把它均勻拉長(zhǎng)為原來(lái)的3倍，電阻變?yōu)樵瓉?lái)的_倍。若將它截成等長(zhǎng)的三段再絞合成一根，它的電阻變?yōu)樵瓉?lái)的_倍（設(shè)拉長(zhǎng)與絞合時(shí)溫度不變）。第三節(jié) 歐姆定律和串并聯(lián)1內(nèi)容：通過(guò)一段電路的電流，跟這段電路兩端的電壓成正比，跟這段電路的電阻成反比，這一規(guī)律叫部分電路歐姆定律。2表達(dá)式：。3定律的適用范圍：金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電。4伏安特性曲線（1）導(dǎo)體的伏安特性曲線：用橫軸表示電壓U，縱軸表示電流I，畫出的的關(guān)系圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。伏安特性曲線直接反映出導(dǎo)體中的電流與電壓的關(guān)系。（2）金屬導(dǎo)體的伏安特性曲

5、線是過(guò)原點(diǎn)的直線。具有這種特性的電學(xué)元件叫做線性元件，通常也叫純電阻元件，歐姆定律適用于該類型電學(xué)元件。對(duì)歐姆定律不適用的導(dǎo)體和器件，伏安特性曲線不是直線，這種元件叫做非線性元件，通常也叫非純電阻元件。特別提醒：在R一定的情況下，I正比于U，所以I一U圖線和U一I圖線都是通過(guò)原點(diǎn)的直線，如圖甲、乙所示。I一U圖線中，；U一I圖線中，。串、并聯(lián)電路特點(diǎn)：串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流各處電流相等即電流分配和電阻成反比電壓電壓分配和電阻成正比各支路兩端電壓相等總電阻總電阻等于各電阻之和，即總電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和，即功率分配功率分配和電阻成正比，即功率分配和電阻成反比，即【例2】如圖所示電路中，電阻的

6、阻值都是1，的阻值都是0. 5，ab端輸入電壓U=5 V，當(dāng)cd端接電流表時(shí)，其示數(shù)是 A。 1.加在某段導(dǎo)體兩端電壓變?yōu)樵瓉?lái)的3倍時(shí)，導(dǎo)體中的電流就增加0.9 A，如果所加電壓變?yōu)樵瓉?lái)的1/2時(shí)，導(dǎo)體中的電流將變?yōu)?A。第四節(jié)電功、電功率和電熱1電功：電流做功的實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)力對(duì)電荷做功。電場(chǎng)力對(duì)電荷做功，電荷的電勢(shì)能減少，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能因此電功，這是計(jì)算電功普遍適用的公式。2電功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流做的功叫電功率。，這是計(jì)算電功率普遍適用的公式。3焦耳定律（1）電熱：由于導(dǎo)體的電阻，使電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)消耗的電能中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那一部分叫電熱。（2）計(jì)算公式（焦耳定律）：，這是普遍適用的電熱

7、計(jì)算公式。焦耳定律是電流熱效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：凡是要計(jì)算電熱，都應(yīng)首選焦耳定律。焦耳定律說(shuō)明了有電阻才能產(chǎn)生電熱，如果一段電路上的電阻R=0，這段電路上將無(wú)電熱產(chǎn)生。如電流流過(guò)超導(dǎo)體時(shí)。（3）熱功率定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流產(chǎn)生的熱量。公式：?！纠?】有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0. 2 V電壓的電路時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是0.4 A；若把電動(dòng)機(jī)接入2.0 V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1.0 A。求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率多大？如果在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？ 2.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電壓是220 V，額定功率是1. 1 kW，線圈的電阻是6，問(wèn)：（1

8、）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電流是多少？（2）電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流是多少？（3）電動(dòng)機(jī)發(fā)生“堵轉(zhuǎn)”時(shí)最易燒毀的，其原因是什么？3下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（ ）A電阻率是表征材料導(dǎo)電性能的物理量，電阻率越小，導(dǎo)電性能越好B利用半導(dǎo)體的導(dǎo)電特點(diǎn)可以制成有特殊用途的光敏、熱敏電阻C超導(dǎo)體是指某些金屬的溫度升高到某一數(shù)值時(shí)，它的電阻突然降為零而所處的狀態(tài)D有些合金的電阻率幾乎不受溫度的影響，通常用它們制成標(biāo)準(zhǔn)電阻4.如圖所示，AB兩端接直流穩(wěn)壓電源，100V，40，滑動(dòng)變阻器總電阻R20，當(dāng)滑動(dòng)片處于變阻器中點(diǎn)時(shí)，C、D兩端電壓為 V，通過(guò)電阻的電流為 A。5環(huán)保汽車已為2008年奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館服務(wù)。某輛以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源的

9、環(huán)保汽車，總質(zhì)量。當(dāng)它在水平路面上以v=36km/h的速度勻速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電流I=50A，電壓U=300V。在此行駛狀態(tài)下（1）求驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率；（2）若驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率，求汽車所受阻力與車重的比值（g取10）；（3）設(shè)想改用太陽(yáng)能電池給該車供電，其他條件不變，求所需的太陽(yáng)能電池板的最小面積。結(jié)合計(jì)算結(jié)果，簡(jiǎn)述你對(duì)該設(shè)想的思考。已知太陽(yáng)輻射的總功率，太陽(yáng)到地球的距離，太陽(yáng)光傳播到達(dá)地面的過(guò)程中大約有30%的能量損耗，該車所用太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為15%。 第5節(jié) 電動(dòng)勢(shì)和閉合電荷歐姆定律1電源：使導(dǎo)體兩端存在持續(xù)電壓，將其他形式

10、的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2電動(dòng)勢(shì)（1）物理意義：反映不同電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量。電動(dòng)勢(shì)大，說(shuō)明電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大；電動(dòng)勢(shì)小，說(shuō)明電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)小。定義公式為，其單位與電勢(shì)、電勢(shì)差相同。該物理量為標(biāo)量。（2）大?。旱扔谕怆娐窋嚅_(kāi)時(shí)的路端電壓，數(shù)值上也等于把1C的正電荷從電源負(fù)極移到正極時(shí)非靜電力所做的功。（3）電動(dòng)勢(shì)的方向：電動(dòng)勢(shì)雖是標(biāo)量，但為了研究電路中電勢(shì)分布的需要，我們規(guī)定由負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部指向正極的方向（即電勢(shì)升高的方向）為電動(dòng)勢(shì)的方向。閉合電路歐姆定律1內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路電阻之和成反比，這個(gè)結(jié)論

11、叫做閉合電路歐姆定律。2表達(dá)式：（1）電流表達(dá)式（2）電壓表達(dá)式3適用范圍：外電路是純電阻的電路。4路端電壓U：外電路兩端的電壓，即電源的輸出電壓，（1）當(dāng)外電阻R增大時(shí)，I減小，內(nèi)電壓減小，路端電壓U增大。當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，I=0，U=E。（2）當(dāng)外電阻減小時(shí)，I增大，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小。當(dāng)電源兩端短路時(shí)，外電阻。（3）路端電壓也可以表示為，也可以得到路端電壓隨外電阻增大而增大的結(jié)論。5路端電壓與電流的關(guān)系（U一I圖象）如圖所示為U一I圖象，由知，圖線為一條直線，與縱軸交點(diǎn)為電源電動(dòng)勢(shì)，與橫軸交點(diǎn)為短路電流，直線的斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻。由于一般電源的內(nèi)阻r很小，故外電壓U隨電流I的變

12、化不太明顯，實(shí)際得到的圖線往往很平，只畫在坐標(biāo)紙上的上面一小部分，為充分利用坐標(biāo)紙，往往將橫軸向上移，如圖所示的實(shí)驗(yàn)圖線。此時(shí)應(yīng)注意，圖線與橫軸的交點(diǎn)，并非短路電流，不可盲目用它求內(nèi)阻，但圖線與縱軸的交點(diǎn)仍代表電動(dòng)勢(shì)E，圖線斜率的絕對(duì)值仍等于內(nèi)阻r。6閉合電路中的功率（1）電源的總功率：；（2）電源內(nèi)耗功率：；（3）電源的輸出功率：。、【例1】下列關(guān)于電源電動(dòng)勢(shì)的說(shuō)法正確的是（）電動(dòng)勢(shì)是用來(lái)比較電源將其他形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小的物理量外電路斷開(kāi)時(shí)的路端電壓就是電源電動(dòng)勢(shì)用內(nèi)阻較大的電壓表直接測(cè)量電源正負(fù)極之間的電壓值約等于電源的電動(dòng)勢(shì)外電路的總阻越小，則路端電壓越接近電動(dòng)勢(shì)A B C D1

13、.關(guān)于電源電動(dòng)勢(shì)的說(shuō)法，正確的是（ ）A電動(dòng)勢(shì)是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿谋绢I(lǐng)的一個(gè)物理量B電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于外電路斷開(kāi)時(shí)兩極間的電壓，亦等于電路中通過(guò)1C電荷量時(shí)，電源所提供的能量C外電路接通時(shí)，電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路上的電壓之和D由于內(nèi)外電路上的電壓隨外電路電阻的改變而改變，因此，電源電動(dòng)勢(shì)跟外電路電阻有關(guān)【例2】在如圖所示的電路中，E為電源電動(dòng)勢(shì)，r為電源內(nèi)阻，和均為定值電阻，為滑動(dòng)變阻器。當(dāng)?shù)幕瑒?dòng)觸點(diǎn)在a端時(shí)合上開(kāi)關(guān)S，此時(shí)三個(gè)電表、和V的示數(shù)分別為、和U?，F(xiàn)將的滑動(dòng)觸點(diǎn)向b端移動(dòng)，則三個(gè)電表示數(shù)的變化情況是（ ）A增大，不變，U增大 B減小，增大，U減小C增大，減小，U增大

14、 D減小，不變，U減小2.在如圖所示的電阻中，和皆為定值電阻，為可變電阻，電源的電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為r。設(shè)電流表A的讀數(shù)為I，電壓表V的讀數(shù)為U。當(dāng)?shù)幕瑒?dòng)觸點(diǎn)向圖中a端移動(dòng)時(shí)（ ）AI 變大，U變小BI 變大，U變大CI 變小，U變大DI 變小，U變小【例3】如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=6. 00 V，其內(nèi)阻可忽略不計(jì)。電阻的阻值分別為=2.4 k，4.8 k，電容器的電容C=4.7。閉合開(kāi)關(guān)S，待電流穩(wěn)定后，用電壓表測(cè)兩端的電壓，其穩(wěn)定值為1.50 V。（1）該電壓表的內(nèi)阻為多大？（2）由于電壓表的接入，電容器的電荷量變化了多少？3在如圖所示電路中，當(dāng)變阻器的滑動(dòng)頭P向b端移動(dòng)時(shí)（ ）A電壓

15、表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小B電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大C電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大D電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小4如圖所示，電流表、電壓表均為理想電表，電源內(nèi)阻不能忽略，當(dāng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，電壓表的變化量和電流表A的變化量的比值為，電壓表的變化量和電流表A的變化量的比值為，則（ ）A不變BK2不變C的絕對(duì)值大于的絕對(duì)值D的絕對(duì)值小于的絕對(duì)值5如圖所示電路，電源有不可忽略的電阻，、為三個(gè)可變電阻，電容器、所帶電荷量分別為和，下面判斷正確的是（ ）A僅將增大，和都將增大B僅將增大，和都將增大C僅將增大，和都將不變D突然斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，和都將不變第6節(jié) 電表的原理、改裝及應(yīng)用電流表（表頭

16、）小量程的電流表G是我們常說(shuō)的“表頭”，電流表G的主要參數(shù)有三個(gè)：電流表G的電阻，通常叫做電流表的內(nèi)阻；指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電流，叫做電流表G的滿偏電流，也叫電流表G的量程；電流表G通過(guò)滿偏電流時(shí)加在它兩端的電壓叫做滿偏電壓，也叫電壓量程。由歐姆定律可知，電流表G的滿偏電流和滿偏電壓一般都比較小。2電壓表的改裝電流表G的電壓量程，當(dāng)改裝成量程為U的電壓表時(shí)，應(yīng)串聯(lián)一個(gè)電阻R，因?yàn)榇?lián)電阻有分壓作用，因此叫做分壓電阻，如圖所示。電壓擴(kuò)大量程的倍數(shù)由串聯(lián)電路的特點(diǎn)得解得即電壓擴(kuò)大量程的倍數(shù)為n時(shí)，需要串聯(lián)的分壓電阻電壓表的總電阻。3電流表的改裝電流表G的量程為，當(dāng)改裝成量程為I的電流表時(shí)，應(yīng)并聯(lián)

17、一個(gè)電阻R，因?yàn)椴⒙?lián)電阻R可以起到分流作用，因此叫做分流電阻，已知電流表G滿偏電流為，擴(kuò)大量程的電流表滿偏電流為I，如圖所示。擴(kuò)大量程的倍數(shù)由并聯(lián)電路的特點(diǎn)得所以即電流擴(kuò)大量程的倍數(shù)為n時(shí)，需并聯(lián)的分流電壓為電流表的總電阻。電阻的測(cè)量伏安法1原理：部分電路歐姆定律。2兩種接法如圖甲所示，電流表接在電壓表兩接線柱外側(cè)，通常稱“外接法”。如圖乙所示，電流表接在電壓表兩接線柱內(nèi)側(cè)，通常稱“內(nèi)接法”。3誤差分析：采用圖甲的接法時(shí)，由于電壓表分流，電流表測(cè)出的電流值要比通過(guò)電阻R的電流大，因而求出的阻值等于待測(cè)電阻和電壓表內(nèi)阻的并聯(lián)值，所以測(cè)量值比真實(shí)值小，電壓表內(nèi)阻比待測(cè)電阻大得越多，測(cè)量誤差越小，因

18、此測(cè)量小電阻時(shí)應(yīng)采取這種接法。采用圖乙的接法時(shí)，由于電流表的分壓，電壓表測(cè)出的電壓值要比電阻R兩端的電壓大，因而求出的是待測(cè)電阻與電流表內(nèi)阻的串聯(lián)值，所以測(cè)量的電阻值比真實(shí)值大，待測(cè)電阻越大，相對(duì)誤差越小，因此測(cè)量大電阻時(shí)應(yīng)采取這種接法。4伏安法的選擇為減小伏安法測(cè)電阻的系統(tǒng)誤差，應(yīng)對(duì)電流表外接法和內(nèi)接法作出選擇，其方法是：（1）阻值比較法：將待測(cè)電阻的阻值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較，若，宜采用電流表外接法；若，宜采用電流表內(nèi)接法。（2）臨界值法：令，當(dāng)時(shí)，內(nèi)接法；時(shí)，外接法。（3）實(shí)驗(yàn)試探法：按圖接好電路，讓電壓表的一根接線P先后與B、C處接觸一下，如果電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表

19、外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法?！纠?】將一個(gè)電阻為60，滿偏電流為500的電流表表頭改成如圖所示的兩個(gè)量程的電壓表，量程分別為3V和15 V，試求和的阻值?！纠?】如圖所示，已知=3 k，=6 k，電壓表的內(nèi)阻為9 k，當(dāng)電壓表接在兩端時(shí)，讀數(shù)為2V，而當(dāng)電壓表接在兩端時(shí)，讀數(shù)為3.6 V，試求電路兩端（AB間）的電壓和電阻R的阻值。1如圖所示為伏安法測(cè)電阻的一種常用電路。以下分析正確的是（ ）A此接法的測(cè)量值大于真實(shí)值B此接法的測(cè)量值小于真實(shí)值C此接法要求待測(cè)電阻值小于電流表內(nèi)阻D開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭P應(yīng)處在最左端2.如圖所示電路，用伏安法測(cè)量電阻的大小。電阻R=320時(shí)，電流表的示數(shù)是15 mA，電壓表的示數(shù)是4.5 V。如果用這個(gè)電路測(cè)