第11章電路及其應(yīng)用（單元知識清單）-高二物理（人教版2019）

第11章必備知識清單§1電源和電流1、電源是能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置。其作用是保持導(dǎo)體兩端的電勢差（電壓）,使電路有持續(xù)的電流。電源中電勢高的一極是正極，電勢低的一極是負(fù)極。2、導(dǎo)線內(nèi)的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的，是穩(wěn)定的，稱為恒定電場，其中的任何位置的電荷分布和電場強度都不會隨時間變化，基本性質(zhì)與靜電場相同。在靜電場中所講的電勢、電勢差及其與電場強度的關(guān)系在這里同樣適用。3、恒定電流是指大小、方向都不隨時間變化的電流。4、通過導(dǎo)體橫截面的電荷量跟通過這些電荷量所用時間的比值叫做電流。電流是表示電流的強弱程度的物理量。定義式：I＝qt（國際單位：安培（A），1A＝1C/s常用單位：毫安（mA）、微安（μA），1A＝103mA＝106μA電流強度有大小和方向，是標(biāo)量。5、規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流方向。在電源外部,電流從正極流向負(fù)極；電源的內(nèi)部,電流從負(fù)極流向正極。金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動的方向相反。電解液中正、負(fù)離子定向移動方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動形成的電流方向是相同的。6、電池的容量，通常以安時（A·h）或毫安時（mA·h）作單位。7、電流的微觀表達(dá)式：I§2導(dǎo)體的電阻1、電阻反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用，是導(dǎo)體兩端的電壓U與通過導(dǎo)體的電流I的比值。定義式為：R注意：R只與導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)。單位：國際單位：歐姆（Ω）換算關(guān)系：1kΩ＝103Ω，1MΩ＝106Ω2、歐姆定律：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比。表達(dá)式：I適用條件：適用于金屬、電解液等純電阻導(dǎo)電。氣體導(dǎo)電、半導(dǎo)體導(dǎo)電及含電動機、電解槽等電器不適用。3、在導(dǎo)體的UI圖像中，斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小。在導(dǎo)體的IU圖像中，斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小的倒數(shù)，被稱為導(dǎo)體的伏安特性曲線。4、符合歐姆定律的導(dǎo)體的伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點的直線，具有這種伏安特性的電學(xué)元件叫做線性元件。不符合歐姆定律的導(dǎo)體和器件，電流和電壓不成正比，伏安特性曲線不是直線，這種電學(xué)元件叫做非線性元件。5、電阻定律：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。電阻的決定式：R=ρ比例系數(shù)ρ叫做這種材料的電阻率，不同種材料的導(dǎo)體ρ一般不同；在長度、橫截面積一定的條件下，ρ越大，導(dǎo)體的電阻越大。溫度對導(dǎo)體的電阻也有影響。金屬的電阻率隨溫度的升高而增大?？捎糜谥圃旖饘匐娮铚囟扔?。有些合金（錳銅合金和鎳銅合金），電阻率幾乎不受溫度變化的影響?？捎糜谥圃鞓?biāo)準(zhǔn)電阻。當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值時，某些材料的電阻突然減小到零，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象?！?1實驗1長度的測量及測量工具的選用1、游標(biāo)卡尺的種類：10分度，精確到0.1mm；20分度，精確到0.05mm；50分度，精確到0.02mm。游標(biāo)卡尺的讀數(shù)不用估讀。2、10分度游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法：（加法法則）測量值=主尺整毫米數(shù)+N×0.1mm（精度），N指游標(biāo)上第幾根線與主尺對齊。（減法法則）測量值=主尺被對齊的整毫米數(shù)–N×0.9mm3、20分度游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法：測量值=主尺整毫米數(shù)+N×0.05mm（精度）4、50分度游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法：測量值=主尺整毫米數(shù)+N×0.02mm（精度）5、螺旋測微器（又叫千分尺）可以準(zhǔn)確到0.01mm。螺旋測微器的可動刻度旋轉(zhuǎn)一周，測微螺桿可前進(jìn)或后退0.5mm，所以可動刻度每一小格表示0.01mm。6、螺旋測微器的讀數(shù)方法：固定刻度：找到固定刻度右邊第一根主尺線，注意半刻度線有沒有露出來?？蓜涌潭龋赫业捷S線與可動刻度對齊的地方，讀數(shù)從下面起且要往后估讀一位。測量值（mm）＝固定刻度數(shù)（mm）＋可動刻度數(shù)（估讀一位）×0.01（mm）§32實驗2金屬絲電阻率的測量1、測量電阻率的原理是：ρ=R2、在測量金屬絲的電阻率時，需要用毫米刻度尺測量金屬絲的長度，用游標(biāo)卡尺或螺旋測微器測量金屬絲的直徑，用伏安法測量金屬絲的電阻。3、毫米刻度尺的分度值是1mm，可估讀到0.1mm。測量時要注意測量接入電路的電阻絲的有效長度，并要多次測量取平均值以減小誤差。4、測量金屬絲的直徑時，可以采用累積法，也可以用螺旋測微器或游標(biāo)卡尺直接測量。5、測量電阻絲的電阻時，用電壓表測出電阻兩端的電壓U，用電流表測出通過電阻的電流I，利用部分電路歐姆定律可以算出電阻的阻值R＝6、連接伏安法測電阻的電路時，電表有兩種常見的接法，分別是：①電流表接在電壓表兩接線柱外側(cè)，通常叫“外接法”。②電流表接在電壓表兩接線柱內(nèi)側(cè)，通常叫“內(nèi)接法”。7、連接伏安法測電阻的電路時，電表有兩種常見的接法，分別是：①外接法：電流表接在電壓表兩接線柱外側(cè)。②內(nèi)接法：電流表接在電壓表兩接線柱內(nèi)側(cè)。8、當(dāng)電流表外接時，誤差來源于電壓表的分流，分流越小，誤差越小。測量小電阻，即Rx<<RV情況下，使用外接法誤差較小。當(dāng)電流表內(nèi)接時，誤差來源于電流表的分壓，分壓越小，誤差越小。測量大電阻，即Rx>>RA情況下，使用內(nèi)接法誤差較小。判斷口訣：大內(nèi)偏大，小外偏小。用試探法判斷內(nèi)接或外接時，若伏特表示數(shù)有明顯變化，即?II<?UU，用外接法；若安培表示數(shù)有明顯變化，即?II9、設(shè)電源電壓為U0，不計電源內(nèi)阻。采用限流式接法時，當(dāng)滑動變阻器接入阻值RP＝0，待測電阻兩端電壓最大，為U0，通過待測電阻的電流I＝U0Rx；當(dāng)滑動變阻器接入阻值RP＝Rmax時，待測阻值兩端電壓最小，為采用分壓式接法時，當(dāng)滑動變阻器全部阻值Rmax與Rx并聯(lián)時，待測電阻兩端電壓最大，為電源電壓U0，通過待測電阻的電流I＝U0Rx；當(dāng)滑動變阻器全部接入干路時，Rx被短路，待測阻值兩端電壓最小，為10、限流接法的優(yōu)點是電路結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、耗能少；缺點是電壓或電流不能從0變起、調(diào)節(jié)范圍小。分壓接法的優(yōu)點是電壓或電流能從0調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍大；缺點是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不方便、耗能多?！?串聯(lián)電路和并聯(lián)電路1、串聯(lián)電路中的電流處處相等，即I0＝I1＝I2＝I3。并聯(lián)電路的總電流等于各支路電流之和，即I0＝I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3。并聯(lián)電路具有分流作用，每個支路的電流與其電阻成反比。2、串聯(lián)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+U3。串聯(lián)電路具有分壓作用，每個電阻分得的電壓與其電阻成正比。并聯(lián)電路的總電壓與各支路的電壓相等，即U＝U1＝U2＝U3。3、兩個電阻串聯(lián)時R＝R1＋R2，多個電阻串聯(lián)時R＝R1＋R2＋…＋Rn，即串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電路電阻之和。串聯(lián)相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的長度。兩個阻值相差很大的電阻串聯(lián)時，總電阻與大電阻阻值接近。兩個電阻并聯(lián)時R=R1R2R1+R2，多個電阻并聯(lián)時1R=1R1+1R2+?+1Rn，即并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和。并聯(lián)相當(dāng)于增大了導(dǎo)體的4、串聯(lián)電路的功率分配與阻值成正比，即P1:P2=R1:R25、靈敏電流計表頭通電后，線圈在磁場力的作用下帶動指針偏轉(zhuǎn)，指針的偏角θ與通過電流表的電流I成正比。表頭的三個主要參數(shù)有，表頭內(nèi)阻Rg，滿偏電流Ig，滿偏電壓Ug，三者之間的關(guān)系式為：Ug＝IgRg。6、將表頭改裝成大量程電壓表時，利用串聯(lián)分壓原理，給表頭串聯(lián)一個電阻。將表頭改裝成大量程電流表時，利用并聯(lián)分流原理，給表頭并聯(lián)一個電阻。7、量程為3V和3A的電壓表和電流表，其最小分度為0.1V和0.1A，讀數(shù)要估讀到最小分度的十分之一。因此最后讀數(shù)如果以V(A)為單位，小數(shù)點后面有兩位，尾數(shù)可能為0、1、2、3……量程為0.6A的電流表，其最小分度為0.02A，讀數(shù)要估讀到最小分度的二分之一。因此最后讀數(shù)如果以A為單位，小數(shù)點后面有兩位，尾數(shù)可能為0、1、2、3……量程為15V的電壓表，其最小分度為0.5V，讀數(shù)要估讀到最小分度的五分之一。因此最后讀數(shù)如果以V為單位，小數(shù)點后面只有一位，尾數(shù)可能為0、1、2、3……§5實驗：練習(xí)使用多用電表1、使用多用電表前，要先觀察指針是否指在最左側(cè)的零刻度線處。如果不在，應(yīng)進(jìn)行機械調(diào)零，即旋動指針定位螺絲，使指針指向最左側(cè)的零刻度線處。2、歐姆擋表盤的刻度線右端標(biāo)有0，左端標(biāo)有∞，量程為0∞；刻度不均勻，從右向左刻度線依次變密，每一格代表的電阻逐漸增大。3、使用多用電表測量電流或電壓時，要先進(jìn)行機械調(diào)零，再將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到與被測物理量對應(yīng)的位置上，并選擇合適的量程，進(jìn)行測量、讀數(shù)。使用完畢，把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到OFF或交流電壓最高擋，拔出表筆。如果長期不用，將電池取出。讀數(shù)時，如果所讀表盤的最小刻度為1、0.1、0.01等，讀數(shù)時應(yīng)讀到最小刻度的下一位，若表盤的最小刻度為0.2、0.02、0.5、0.05等，讀數(shù)時只讀到與最小刻度位數(shù)相同即可。4、使用多用電表測量電流或電壓時，要先進(jìn)行機械調(diào)零。若不知電阻大小，先用中間大小倍率，結(jié)合指針偏轉(zhuǎn)大小再確定。若知電阻的約數(shù)，可以直接選擇合適的倍率。使測量時指針落在刻度盤的中間區(qū)域（可減小讀數(shù)誤差）。接下來進(jìn)行歐姆調(diào)零：將紅、黑表筆短接，調(diào)整調(diào)零電阻旋鈕，使指針指在表盤右端0Ω刻度處，若調(diào)不到零，