第十三講穩(wěn)恒電流演示文稿

第十三講穩(wěn)恒電流演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)優(yōu)選第十三講穩(wěn)恒電流當(dāng)前第2頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)一、部分電路1、電流電荷的定向移動(dòng)形成電流．電流的微觀表達(dá)式:當(dāng)前第3頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)2、電阻、電阻定律（1）電阻表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的物理量．我們定義加在導(dǎo)體兩端的電壓U與通過導(dǎo)體的電流I之間的比值，叫做導(dǎo)體的電阻，用R表示．寫成公式為導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身的物理?xiàng)l件決定，而與加在導(dǎo)體兩端的電壓及通過導(dǎo)體的電流無關(guān)．當(dāng)前第4頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)（2）電阻定律在溫度不變時(shí)，導(dǎo)線的電阻跟它的長(zhǎng)度成正比，跟它的橫截面積成反比，寫成公式為式中ρ是比例常數(shù)，對(duì)于不同的材料，比例常數(shù)ρ的值是不同的．這說明該比例常數(shù)是個(gè)與材料有關(guān)的物理量，它反映了材料導(dǎo)電性能的好壞，我們把它叫做材料的電阻率．如果我們知道某種材料的導(dǎo)體的長(zhǎng)度L、橫截面積S及電阻R，那么該種材料的電阻率為當(dāng)前第5頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)3、歐姆定律導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比．寫成公式為當(dāng)前第6頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)4、電功、電功率（1）電功電流在一段電路上所做的功，跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流和通電時(shí)間成正比，即

W=Uq=UIt．（2）電功率電流所做的功W跟完成這些功所用時(shí)間t的比值叫做電功率．用P表示電功率，那么一段電路上的電功率，跟這段電路兩端的電壓和電路中的電流成正比，即

P=UI．當(dāng)前第7頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)（3）用電器的額定值用電器在正常工作條件下的電功率、電壓、電流分別叫做用電器的額定功率、額定電壓、額定電流．用電器通常標(biāo)明額定功率和額定電壓．用電器在額定電壓下工作，它的實(shí)際功率是額定功率，實(shí)際電流是額定電流．如果用電器不在額定電壓下工作它的實(shí)際功率就不等于額定功率，實(shí)際電流也不等于額定電流．當(dāng)前第8頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)5、焦耳定律電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間成正比．用Q表示電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，則對(duì)于純電阻電路，電流所做的功跟產(chǎn)生的熱量相當(dāng)，電能完全轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能．此時(shí)歐姆定律成立，因而下面三個(gè)計(jì)算式是等價(jià)的對(duì)于非純電阻電路，電流所作的功跟產(chǎn)生的熱量不相等，電能除部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．此時(shí)部分電路的歐姆定律不再適用，前邊三個(gè)公式不等價(jià)，但電功的計(jì)算仍為W=UIt，電熱的計(jì)算公式仍為當(dāng)前第9頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)6、串聯(lián)電路與并聯(lián)電路（1）串聯(lián)電路的性質(zhì)當(dāng)前第10頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)（2）并聯(lián)電路的性質(zhì)當(dāng)前第11頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)二、全電路1、電源的電動(dòng)勢(shì)當(dāng)電源把電量為q的正電荷從電源的負(fù)極移至電源的正極過程中，（與其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能相對(duì)應(yīng)的）非靜電力所做的功W非與電量q的比值，稱為電源的電動(dòng)勢(shì)．電動(dòng)勢(shì)用ε表示，則電源的電動(dòng)勢(shì)是表示電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的物理量．它在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓．當(dāng)前第12頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)2、閉合電路的歐姆定律閉合電路里的電流，跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟整個(gè)電路的電阻成反比．若用ε表示電源的電動(dòng)勢(shì)，那么閉合電路的歐姆定律可表達(dá)為當(dāng)前第13頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)部分電路當(dāng)前第14頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)全電路當(dāng)前第15頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)3、電源的工作特性（1）電源的輸出電流與外電路電阻當(dāng)前第16頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)（2）電源的路端電壓與外電路電阻當(dāng)前第17頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)（3）電源的路端電壓與輸出電流當(dāng)前第18頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)（4）電源的輸出功率與外電路電阻當(dāng)前第19頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)（5）電源的輸出功率與輸出電流當(dāng)前第20頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)4、串聯(lián)電池組與并聯(lián)電池組（1）串聯(lián)電池組當(dāng)前第21頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)（2）并聯(lián)電池組當(dāng)前第22頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)三、電阻的測(cè)量1、伏安法測(cè)電阻當(dāng)前第23頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)2、伏安法測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻（1）電路（2）原理當(dāng)前第24頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)（3）數(shù)據(jù)記錄及處理（4）結(jié)論當(dāng)前第25頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)3、用萬用表的歐姆檔測(cè)電阻的原理當(dāng)前第26頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)IxRx歐姆表的標(biāo)度與電流表的標(biāo)度間的對(duì)照表當(dāng)前第27頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)用萬用表的歐姆檔測(cè)電阻的操作要點(diǎn)（1）檔位的選擇先估計(jì)待測(cè)電阻的阻值，其阻值與哪個(gè)檔位的中值電阻接近，就選擇哪個(gè)檔位．（2）電調(diào)零每次選擇檔位后，都要讓表筆短接，調(diào)節(jié)表上的電位器使指針達(dá)到滿偏，即指向電阻的零刻度．（3）隔離待測(cè)電阻必須使待測(cè)電阻與電路完全隔離開，才可實(shí)施對(duì)待測(cè)電阻的測(cè)量．當(dāng)前第28頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)4、測(cè)金屬的電阻率用伏安法（安培計(jì)外接）測(cè)金屬絲的電阻R；用米尺測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度L：用千分尺測(cè)金屬絲的直徑d，則金屬絲的橫截面積為那么可間接測(cè)出金屬的電阻率為當(dāng)前第29頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)【典型例題】例1如圖的電路中，r是已知的，若要使AB兩端之間的電阻仍為r，則圖中的電阻R和r的數(shù)值關(guān)系是A．R=3r B．R=2.5rC．R=2r D．R=1.5r當(dāng)前第30頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)答：選項(xiàng)D正確．當(dāng)前第31頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)的示數(shù)如何變化？當(dāng)前第32頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)當(dāng)前第33頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)即x增大時(shí),I1先減小后增大;當(dāng)前第34頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)或單調(diào)的減小。電流表A1的示數(shù)由開始逐漸減小到電流表A2的示數(shù),由零開始不斷增大,直到最大值當(dāng)前第35頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)說明：相當(dāng)一批電學(xué)問題中涉及到求極值的問題，本題即為一例．讀者應(yīng)總結(jié)并熟悉求解物理極值問題的兩類基本方法：一類是主要依靠物理原理或物理規(guī)律，依靠具體問題所提供的物理情景去尋找具體問題的極值；另一類是依據(jù)中學(xué)數(shù)學(xué)中求極值的知識(shí)去分析和解決具體物理問題中的極值．當(dāng)前第36頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)例3在圖所示的電路中，電池電動(dòng)勢(shì)ε=5V，內(nèi)電阻r=10Ω，固求：（2）電池的內(nèi)電阻r和固定電阻R上消耗的最小熱功率之和．滿足某個(gè)條件才可以。當(dāng)前第37頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)熱功率，即此式展開化簡(jiǎn)得值為當(dāng)前第38頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)是1/16W；r和R上消耗熱功率之和的最小值是0.01W．當(dāng)前第39頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)說明：本題可以把固定電阻和電池合在一起看作電動(dòng)勢(shì)為ε及內(nèi)電

出的功率（也是外電阻得到的電功率）最大，且電源輸出的最大功率為概念在解題時(shí)很有用．當(dāng)前第40頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)例4如圖所示，在U-I圖像中，直線a表示一個(gè)定值電阻R，直線b表示一個(gè)電池的伏安特性．將此電池與此定值電阻組成閉合電路，則電池每秒鐘有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能量？電池的輸出效率多大？分析：在U-I圖像中，定值電阻的伏安特性曲線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，根據(jù)歐姆定律可知，這條直線的斜率就是電阻的阻值R．在U-I圖像中，一個(gè)電源的伏安特性曲線是一條負(fù)斜率直線，直線的縱截距就是“電路斷路時(shí)的路端電壓”，即電源的電動(dòng)勢(shì)，直線的斜率的絕對(duì)值就是電源的內(nèi)電阻．電源是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能量的裝置，化學(xué)電池就是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備．電池的轉(zhuǎn)化功率等于其電動(dòng)勢(shì)與供電電流的乘積．當(dāng)前第41頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)解：由圖可知，定值電阻R為由圖可見，直線b的縱截距ε為6V，其內(nèi)阻r為將電阻與電池串聯(lián)組成電路時(shí)，電池供電電流I為當(dāng)前第42頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)電池每秒鐘轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)能為

E=Iεt=2A×6V×1s=12J電池的輸出效率為答：電池每秒鐘有12J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能．電池的輸出效率為66.7％．當(dāng)前第43頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)電鍵閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率．當(dāng)前第44頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)這時(shí)通過電源的電流為通過電動(dòng)機(jī)的電流為電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為

=1.5W答：電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率是1.5W．當(dāng)前第45頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)算并聯(lián)電阻．今后遇到電動(dòng)機(jī)與另一電阻串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)，一定不要用電動(dòng)機(jī)的線圈電阻和其他電阻求串聯(lián)電阻或并聯(lián)電阻．當(dāng)前第46頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)例6如圖所示的電路中，小燈泡的額定電壓與額定功率分別為6V，3W，其中消耗的功率等于2W．當(dāng)燈泡換成9V，3W時(shí)，要使該燈上的消耗的功率小于2W，則電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻分別應(yīng)滿足什么條件？分析

該題各狀態(tài)下的等效電路非常簡(jiǎn)單，因而從物理角度來說，公式組合很容易，但作為87年的高考題（數(shù)據(jù)略有改動(dòng)），得分率相當(dāng)?shù)?，其原因是?shù)學(xué)運(yùn)算較復(fù)雜，同時(shí)學(xué)生遺忘了其中自然邊界條件的分析．當(dāng)前第47頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)從式①，②可得：當(dāng)前第48頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)解得：-18＜r＜18Ω從實(shí)際情況可知，r≥0，故r的條件為0≤r＜18Ω，由式①可得：將r條件代入可得：此即ε應(yīng)滿足的條件．從上述兩個(gè)例子中，我們大略可知，這類習(xí)題在計(jì)算中，當(dāng)各狀態(tài)的等效電路確定后，公式的組合一般不難，但在具體運(yùn)算中，要注意運(yùn)算的技巧及對(duì)各結(jié)果進(jìn)行分析．當(dāng)前第49頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)例7如圖電路中，電流表的示數(shù)為0.75A，電壓表的示數(shù)為2V，為0.8A，電壓表的示數(shù)將變?yōu)?.2V，試求：（1）電路中燒斷的定值電阻是哪一只；（3）電源電動(dòng)勢(shì)ε和內(nèi)電阻r．分析：某一電阻被燒斷后，其阻值變?yōu)闊o窮大，該部分電路成為斷路，無電流通過．由于某電阻燒斷前、后，電流表均有一定示數(shù)，說明根據(jù)某電阻燒斷前后，電流表和電壓表的兩組示數(shù)，可用歐姆定律列出方程求解有關(guān)電學(xué)量．當(dāng)前第50頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)當(dāng)前第51頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)那么R2被燒斷前，那么R2被燒斷后，解得，當(dāng)前第52頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)【反饋練習(xí)】1.答案:A當(dāng)前第53頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)2．圖中是a、b兩個(gè)直流電源的伏-安特性曲線，由圖可知兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)大小和內(nèi)電阻大小關(guān)系是答案:A當(dāng)前第54頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)

3．電路如圖所示，由一個(gè)電池、3個(gè)可變電阻以及一個(gè)豎直放置的平行板電容器組成，電容器兩板間有一個(gè)帶電液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)要使帶電液滴向上加速運(yùn)動(dòng)，可行辦法是答案:CD當(dāng)前第55頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)4是A．電源的輸出功率不斷增大B．電源的輸出效率不斷減小答案:ABCD當(dāng)前第56頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)

5．關(guān)于電源電動(dòng)勢(shì)，下列說法中正確的是

A．電源電動(dòng)勢(shì)大，表示電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)化成電能的數(shù)量多

B．電源電動(dòng)勢(shì)大，表示電路中每通過單位電量（1C）時(shí)，電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的數(shù)量多

C．電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于外電路斷開時(shí)的路端電壓

D．電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于外電路短路時(shí)電源內(nèi)電阻上的電勢(shì)降落答案:BCD當(dāng)前第57頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)

6．電路如圖所示，當(dāng)滑線變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)向b端移動(dòng)時(shí)，答案:A當(dāng)前第58頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)

7．在圖所示的電路中，已知電容C=2μF，電源電動(dòng)勢(shì)ε=12V，量答案:D當(dāng)前第59頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)

用中發(fā)現(xiàn)此伏特計(jì)的讀數(shù)總比準(zhǔn)確值稍小一些，采用下列哪種措施可能加以改進(jìn)

A．在R上串聯(lián)一比R小得多的電阻

B．在R上串聯(lián)一比R大得多的電阻

C．在R上并聯(lián)一比R小得多的電阻

D．在R上并聯(lián)一比R大得多的電阻答案:D當(dāng)前第60頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)

9．一個(gè)標(biāo)有“220V60W”的白熾燈泡，加上的電壓U由零逐漸增大到220V，在此過程中，電壓（U）和電流（I）的關(guān)系可用圖線表示．題中給出圖的4個(gè)圖線中，肯定不符合實(shí)際的是答案:ACD當(dāng)前第61頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)10．如圖所示，A、B兩端的電壓U恒定，干路中的定值電阻的阻按圖示電路滑動(dòng)變阻器滑片P由b端逐漸向a端移動(dòng)的過程中，電流表答案:AD當(dāng)前第62頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)答案1、A2、A3、CD4、ABCD5、BCD6、A7、D8、D9、ACD10、AD當(dāng)前第63頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)【課后練習(xí)】____∶____.答案:3∶2∶2．當(dāng)前第64頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)

2．甲、乙兩地之間有2根通訊導(dǎo)線，兩地相距110km．由于大風(fēng)刮倒樹木壓在通訊線上，使導(dǎo)線局部損壞．為查出導(dǎo)線受損地點(diǎn)，在甲地兩導(dǎo)線間接10V電壓，在乙地兩導(dǎo)線間接一電壓表，表上指針示數(shù)為2V；在乙地兩導(dǎo)線間接10V電壓，在甲地兩導(dǎo)線間接一電壓表，表上指針示數(shù)為6V，求導(dǎo)線受損地點(diǎn)離甲地多遠(yuǎn)？答案:94.3千米．當(dāng)前第65頁(yè)\共有73頁(yè)\編于星期六\17點(diǎn)

3．A燈的額定值為“110V40W”，B燈的額定值為“110V60W”，電源電壓為220V．為使A、B兩燈都正常發(fā)光，電源消耗的電功率至少應(yīng)有多大？答案：在A燈上并聯(lián)一個(gè)阻值為605Ω的匹配電阻后與B燈串聯(lián)，再接到220V電源上，能使A、B兩燈