《恒定電流》課件(新人教版選修3-1)

第二章恒定電流一、導體中的電場和電流1、導線中的電場⑴形成因素：是由

、

等電路元件所積累的電荷共同形成的。⑵方向：導線與電源連通后，導線內(nèi)很快形成了沿導線方向的恒定電場。⑶性質(zhì)：導線中恒定電場的性質(zhì)與靜電場的性質(zhì)不同。2、電流⑴導體形成電流的條件：①

；②

。⑵電流定義：通過導體

跟這些電荷量所用

的比值叫電流。公式：⑶電流是

但有方向，規(guī)定

的方向為電流的方向（或）單位：電源導線要有自由電荷導體兩端存在電壓橫截面的電量時間標量正電荷定向移動A1A=103mA=106μA與負電荷定向移動的方向相反二、電動勢1、非靜電力：根據(jù)靜電場知識可知，靜電力不可能使電流從低電勢流向高電勢，因此電源內(nèi)部必然存在著從

指向

的非靜電力2、電源電動勢：在電源內(nèi)部，非靜電力把正電荷從負極送到正極所做的功跟被移送

的比值，即：。＊說明：從能量轉(zhuǎn)化的角度看，電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為

的裝置。⑷微觀表達式:I=

，n是

的自由電荷數(shù)，q是

，s是

，v是

速率。（適用于金屬導體）⑸電流的分類：方向不改變的電流叫

電流，方向和大小都不改變的電流叫

電流，方向改變的電流叫

電流。nqsv會推導單位體積內(nèi)每個自由電荷電荷量導體的橫截面積自由電荷的定向移動直流恒定交變負極正極電荷量＊說明：導體中三種速率（定向移動速率非常小約10-5m/s，無規(guī)律的熱運動速率較大約105m/s，電場傳播速率非常大為光速例如電路合上電鍵遠處的電燈同時亮）電能長度橫截面積材料、溫度3、物理意義：反映電源把的能其他形式轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)部從負極送到正極所做的功。四、歐姆定律三、電阻定律、電阻率1、電阻定律：同種材料的導體，其電阻與它的

成正比與它的

成反比，導體的電阻還與構(gòu)成它的材料及溫度有關(guān)，公式：2、電阻率：上式中的比例系數(shù)ρ（單位是Ωm）

，它與導體的

有關(guān)，是表征材料導電性質(zhì)的一個重要的物理量，數(shù)值上等于長度1m，截面積為1m2導體的電阻值。＊金屬導體的電阻率隨溫度的升高而變大可以做電阻溫度計用，半導體的電阻率隨溫度的升高而減小，有些合金的電阻率不受溫度影響。1、內(nèi)容：導體中的電流I跟導體兩端的電壓U成

，跟它的電阻R成

。正比反比五、電功和電功率、焦耳定律1、電功：在電路中，導體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動而形成

，在此過程中電場力對自由電荷做功，在一段電路中電場力所做的功，用W=

=

來計算。2、電功率：單位時間內(nèi)電流所做的功，P=

=3、焦耳定律：電流流過導體產(chǎn)生的熱量，有Q=

來計算4、導體的伏安特性曲線：用表示

電壓U，表示

電流I，畫出的I-U關(guān)系圖線，它直觀地反映出導體中的電流與電壓的關(guān)系。⑴線性元件：伏安特性曲線是

的電學元件，適用于歐姆定律。⑵非線性元件：伏安特性曲線不是

的電學元件，

于

歐姆定律。2、公式：3、適用條件：適用與

導電和

導電，對

導體和

元件并不適用。金屬電解液氣體半導體橫坐標縱坐標過坐標原點直線不適用電流UItw/t＊正確理解有關(guān)電功和電功率的幾個公式①W=UIt普遍適用于計算任何一段電路上的電功,P=UI普遍適用于計算任何一段電路上消耗的電功率。②Q=I2Rt，僅適用于計算電熱③對純電阻電路來說，由于電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以有關(guān)電功、電功率的所有公式和形式都適用，即

適用④在非純電阻電路中，總電能中有一部分轉(zhuǎn)化為熱能，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能，電熱仍用Q=I2Rt計算，這時W總=UIt>Q=I2Rt，同理P總>P熱從定義R=U/I六、閉合電路歐姆定律⑵閉合電路歐姆定律1、內(nèi)容:閉合電路里的電流跟電源的電動勢成正比，跟整個回路的電阻成反比。2、表達式：1、物理意義：反映電源把的能其他形式轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)的大小的物理量，它由電源本身的性質(zhì)決定。⑴電動勢①在電源內(nèi)部把1C的正電荷在從負極送到正極非靜電力所做的功。②電源沒有接入電路時兩極間的電壓。③在閉合電路中內(nèi)外電勢降落之和。2、大?。ㄔ跀?shù)值上等于）靜電力非靜電力⑶閉合電路的功率1、電源的總功率P總=

=

=

。2、電源的內(nèi)耗功率P內(nèi)=

=

=

。3、電源的輸出功率P出=

=

=

。U外=E-IrU內(nèi)=Ir減小3、路端電壓（U外）即電源的輸出電壓U外=E-Ir4、路端電壓與負載R（外電路電阻的關(guān)系）⑴負載R增大IU內(nèi)減小U外增大外電路斷路時（R=無窮），I=

,U外=

。0EU內(nèi)=Ir增大⑵負載R減小IU內(nèi)增大U外外電路短路時（R=0），I=

,U內(nèi)=

。E減小U外=E-IrIEIU內(nèi)+IU外P內(nèi)+P外I2rIU內(nèi)P總-P外IU出IE-I2rP總-P內(nèi)4、電源的效率η=P出/P總×100%=U出/E×100%=R/(R+r)×100%（外電路為純電阻）1、如圖15-3電路中，當滑動變阻器的滑片P向上端a滑動過程中，兩表的示數(shù)情況為（）A.電壓表示數(shù)增大，電流表示數(shù)減少B.電壓表示數(shù)減少，電流表示數(shù)增大C.兩電表示數(shù)都增大D.兩電表示數(shù)都減少R1R2VPAab圖15-3題型一、電路的動態(tài)變化問題A圖1題型二、U外與R外、與I總，P出與R外，η與R外，伏安特性曲線圖像問題圖像問題的說明1、坐標軸、數(shù)據(jù)2、會寫表達式，結(jié)合數(shù)學知識推圖像3、認識圖像，并能從圖像中求出某些物理量①U外—R外R外U外0E②

U外—IIU外0EK的絕對值=r電源斷路電源短路I=E/r③

電源的P出-R外⑴電功率：②電源的輸出功率③電源內(nèi)部消耗的功率①電源的總功率電源的輸出功率，可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，ORP出Pmr而當內(nèi)外電阻相等時，電源的輸出功率最大為P總=EIP出=UIPr=I2r④電源的η-R外電源的效率：（最后一個等號只適用于純電阻電路）R外η0100%⑤閉合電路的U外-I圖象與伏安特性曲線的結(jié)合右圖中a為電源的U-I圖象；b為外電阻的U-I圖象；a的斜率的絕對值表示

；a與縱軸的交點坐標表示

；b的斜率的絕對值表示

；兩者的交點坐標表示

該點和原點之間的矩形的面積表示

．UOIIm

IEβb當兩個斜率大小相等時（即內(nèi)、外電阻相等時)圖中矩形面積最大，即

最大（可以看出這時路端電壓是電動勢的一半，電流是最大電流的一半）。內(nèi)阻大小電源的電動勢外電阻的大小該電阻接入電路時電路的總電流和路端電壓電源的輸出功率電源的輸出功率

aM（I，U）1.在如圖所示的U-I圖象中，直線I為某一電路的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，直線II為某一電阻R的伏安特性曲線。用該電源直接與電阻R相連組成閉合電路。由圖象可知()A．電源的電動勢為3V，內(nèi)阻為0.5Ω B．電阻R的阻值為1ΩC．電源的輸出功率為2WD．電源的效率為66.7%ABD2．如圖5所示的是甲、乙、丙三個電源的U—I圖線，甲和丙兩圖線平行，下列判斷正確的是()A．甲電源的電動勢比乙大B．乙電源的電動勢和內(nèi)阻都比丙電源大C．甲和丙電源的內(nèi)阻相等D．甲電源內(nèi)阻最大，丙電源內(nèi)阻最小0IU甲丙乙圖5BC1.如圖所示的實驗電路．當調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電動機停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.50A2.0V．重新調(diào)節(jié)R使電動機恢復正常運轉(zhuǎn)，此時電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和24.0V，則這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時的輸出功率為（）A．32WB．44WC．47WD．48W題型三、閉合電路中的功率計算1、電動機的功率和效率計算2、電源的功率和效率的計算A2.如圖所示，電源電動勢E=8V，內(nèi)電阻為r=0.5Ω，“3V,3W”的燈泡L與電動機M串聯(lián)接在電源上，燈泡剛好正常發(fā)光，電動機剛好正常工作，電動機的線圈電阻R0=1.5Ω。下列說法正確的是()A．通過電動機的電流為1.6AB．電動機的效率是62.5%C．電動機的輸入功率為1.5WD．電動機的輸出功率為3WD1、當它們僅發(fā)熱時（純電阻）一切公式適用2、當它們除發(fā)熱之外還有其他能的轉(zhuǎn)化時，含有它們的電路歐姆定律不適用即：求解它們的電流只能迂回求解，其他電路照常用歐姆定律小結(jié)含有電解槽、電動機電路題型四、含容直流電路的分析與計算用到的知識點、方法、注意點的說明：1、首先弄清電路結(jié)構(gòu)（電容器穩(wěn)定時為斷路）2、知曉電容器與誰并聯(lián)(串聯(lián)電阻相當于導線）就為誰電壓，Q=CU3、會分析電容器兩板電勢高低，有時會出現(xiàn)先放電再充電的情形4、會分析電容器與電源斷開后，電路結(jié)構(gòu)5、會分析電容器中的電場應用問題1．如圖所示電路，電容器板極水平放置，帶電質(zhì)點在電容器間恰好靜止，為使帶電質(zhì)點向上運動，可以（）A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.增大R4BC2．如圖所示電路中，C2=2C1，R2=2R1，下列說法正確的是（）A．開關(guān)斷開時，C2的電量大于C1的電量B．開