2024年高中物理備考：穩(wěn)恒電路基礎(chǔ)知識與基本方法

2024年高中物理備考：穩(wěn)恒電路基礎(chǔ)知識與基本方法

（一）電流的形成、電流強(qiáng)度

1.電流的形成：電荷定向移動(dòng)形成電流（注意它和熱運(yùn)動(dòng)的區(qū)別）。

2.形成電流條件：（1）存在自由電荷；（2）存在電勢差（導(dǎo)體兩端存

在電熱差）。

3.電流強(qiáng)度：l=q/t（如果是正、負(fù)離子同時(shí)定向移動(dòng)形成電流，q

應(yīng)是兩種電荷量和）

4.注意：I有大小，有方向，但屬于標(biāo)量（運(yùn)算法則不符合平行四

邊形定則），電流傳導(dǎo)速率就是電場傳導(dǎo)速率不等于電荷定向移動(dòng)

的速率（電場傳導(dǎo)速率等于光速）。

（二）部分電路歐姆定律。

1.公式l=U/R,U=IR,R=U/l.

2.含義：R一定時(shí)，locU,l一定時(shí)，UocR；U一定時(shí)，loc|/R0（注

意：R與U、I無關(guān)）

3.適用范圍：純電阻用電器（例如：適用于金屬、液體導(dǎo)電，不

適用于氣體導(dǎo)電）。

4.圖象表示：在R一定的情況下，I正比于U,所以I—U圖線、

U-I圖線是過原點(diǎn)的直線，且R=U/I,所以在I—U圖線中，

R=cot6=1/k斜率，斜率越大，R越??；在II—I圖線中，R=tan6=k斜率，

斜率越大，R越大。

注意：

(1)應(yīng)用公式l=U/R時(shí)，各量的對應(yīng)關(guān)系，公式中的I、U、R是表

示同一部分電路的電流強(qiáng)度、電壓和電阻，切不可將不同部分的

電流強(qiáng)度、電壓和電阻代入公式

(2)1、U、R各物理量的單位均取國際單位，1(A)、U(A)、R(Q)；

⑶當(dāng)R一定時(shí)，locU；I一定時(shí)，UocR；U一定時(shí)，loc1/R,但R

與I、U無關(guān)。

(三)電阻定律

1.公式：R=pL/S(注意：對某一導(dǎo)體，L變化時(shí)S也變化，LS=V

恒定)

2.電阻率：p=RS/L,與物體的長度L、橫截面積S無關(guān)，和物體

的材料、溫度有關(guān)。①金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，

②半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度增加而減小

③純金屬的電阻率較小，合金的電阻率較大，橡膠的電阻率最大。

④當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時(shí)，某些材料的電阻率突然減小到

零，這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象。

⑤氧化物超導(dǎo)體叫做高溫超導(dǎo)體。

3、電阻阻值的計(jì)算

R=p—

①應(yīng)用公式S

②對于確定的導(dǎo)體，其長度與橫截面積的關(guān)系滿足：LxS=V（恒量）

閉合電路歐姆定律

電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻.閉合電路的歐姆定律.路端電壓（口）

考點(diǎn)一:直流電路的動(dòng)態(tài)分析

分析方法：1、分析的順序：外電路部分電路變化玲R總變化好由

判斷I總的變化好由U=E“總r判斷U的變化玲由部分電路歐姆定律

分析固定電阻的電流、電壓的變化歐玲用串、并聯(lián)規(guī)律分析變化

電阻的電流、電壓電功。

2、幾個(gè)有用的結(jié)論

①外電路中任何一個(gè)電阻增大（或減少）時(shí)外電路的總電阻一定

增大（或減少）

②若開關(guān)的通斷使串聯(lián)的用電器增多時(shí)，總電阻增大；若開關(guān)的

通斷使并聯(lián)的支路增多時(shí)，總電阻減少。

③動(dòng)態(tài)電路的變化一般遵循"串反并同"的規(guī)律；當(dāng)某一電阻阻值

增大時(shí)，與該電阻串聯(lián)的用電器的電壓（或電流）減小，與該電

阻并聯(lián)的用電器的電壓（或電流）增大。

考點(diǎn)二:電路的故障分析與檢測

分析方法：電路出現(xiàn)故障有兩個(gè)原因：①短路②斷路（包括接

線斷路或接觸不良，電器損壞等情況）。判斷電路故障常用排除

法：在明確電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，從分析比較故障前后電路結(jié)構(gòu)的

變化，電流、電壓的變化入手，確定故障后，并對電路元件逐一

分析，排除不可能情況，尋找故障所在。

儀表檢測法：一般檢測故障用電壓表

（1）斷點(diǎn)故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓，再逐段

與電路并聯(lián)，當(dāng)電壓表指針不偏轉(zhuǎn)時(shí)，則該段電路中有斷點(diǎn)。

(2)短路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓，再逐段

與電路并聯(lián)；當(dāng)電壓表示數(shù)為零時(shí)，該電路被短路，當(dāng)電壓表示

數(shù)不為零時(shí)，則該電路不被短路或不完全被短路。

考點(diǎn)三:會解含容電路

含容電路問題是高考中的一個(gè)熱點(diǎn)問題，在高考試題中多次出現(xiàn)。

同學(xué)們要注意復(fù)習(xí)。

1、求電路穩(wěn)定后電容器所帶的電量

求解這類問題關(guān)鍵要知道：電路穩(wěn)定后，電容器是斷路的，同它

串聯(lián)的電阻均可視為短路，電容器兩端的電壓等于同它并聯(lián)電路

兩端的電壓。

分析含容電路方法：通常先摘除電容器，畫出等效電路，再安上

電容器，此時(shí)電容器可等效為電壓表，找出電壓表的讀數(shù)及變化，

再由Q=CU進(jìn)行求解。

2、求通過某定值電阻的總電量

考點(diǎn)四:黑盒問題

常見的電學(xué)黑盒問題可以分為兩種：

(1)純電阻黑盒.其解答思路是

①將電阻為零的兩接線柱短接.

②根據(jù)題給測試結(jié)果，分析計(jì)算各接線柱之間的電阻分配，并畫

出電阻數(shù)目最多的兩接線柱之間的部分電路.

③畫出電路的剩余部分.

⑵閉合電路黑盒.其解答思路是：

①將電勢差為零的兩接線柱短接.

②在電勢差最大的兩接線柱間畫電源.

①根據(jù)題給測試結(jié)果，分析計(jì)算各接線柱之間是電源還是電阻然

后畫出電路圖.

考點(diǎn)五:電源的功率問題

E3RE3

P*=『R=

電源的輸出功率為:依+4r

當(dāng)R=r時(shí)，P出有最大值即

電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)專題

.實(shí)驗(yàn)電路和電學(xué)儀器的選擇

設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)多出現(xiàn)在電路實(shí)驗(yàn)題。以一般電路實(shí)驗(yàn)為例，一般需

要考慮以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

1.電路的選擇

(1)安培表內(nèi)、外接電路的選擇。

①待測電阻的阻值已知：

由于伏特表的分流作用和電流表的分壓作用，造成表的示數(shù)與通

過負(fù)載的電壓或電流真實(shí)值之間產(chǎn)生誤差，為減小此系統(tǒng)誤差，

當(dāng)待測電阻阻值Rx?Rv，伏特表分流很小時(shí)，選擇安培表外接電

路；

當(dāng)待測電阻阻值RX?RA，安培表分壓很小時(shí)，選擇安培表內(nèi)接電

路。

當(dāng)待測電阻阻值與電壓表、電流表的阻值相差不多時(shí)，可根據(jù)：

RARV>IV時(shí)，采用電流表外接法；當(dāng)RARVVRXZ時(shí)，采用電流表內(nèi)

接法來確定。

(口決：〃大內(nèi)小外〃，即內(nèi)接法適合測大電阻結(jié)果偏大，外接法

適合測小電阻測量結(jié)果偏小)

②待測電阻的阻值未知：試觸法選擇測量電路.

試觸法即為依次采用電流表的內(nèi)外接法，通過計(jì)算并比較電流以

及電壓的相對誤差來確定，最后要接相對誤差小的那個(gè)點(diǎn).

（2）滑動(dòng)變阻器限流電路與分壓電路的選擇:

①當(dāng)負(fù)載電壓要求從零開始調(diào)節(jié)，采用分壓電路。

②當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值小于負(fù)載電阻時(shí)，一般采用分壓電路；當(dāng)滑

動(dòng)變阻器阻值大于負(fù)載電阻時(shí)，一般采用制流電路。

③當(dāng)電源電動(dòng)勢較大、滑動(dòng)變阻器阻值較小，不能滿足限流要求

時(shí)，采用分壓電路。

（3）滑動(dòng)變阻器的使用

圖4

①限流式接法.如圖4所示

特點(diǎn)：RAB隨pb間的電阻增大而增大。

B

A圖5

②分壓式接法：如圖5所示分壓電路.電路總電阻RAB等于AP段

并聯(lián)電阻RaP與PB段電阻RbP的串聯(lián)。當(dāng)P由a滑至b時(shí)，雖然

Rap與Rpb變化相反，但電路的總電阻RAB持續(xù)減小；若P點(diǎn)反向

移動(dòng)，則RAB持續(xù)增大。證明如下：

1

。抵+璃-3

&q

所以當(dāng)Rap增大時(shí)，RAB減??；當(dāng)Rap減小時(shí)，RAB增大。滑動(dòng)頭P

—&

在a點(diǎn)時(shí)，RAB取最大值R2；滑動(dòng)頭P在b點(diǎn)時(shí)，RAB取最小值4+冬

③動(dòng)變阻器接法選擇：

分壓接法對負(fù)載的電壓、電流調(diào)節(jié)范圍較大，但電路耗能多；限

流接法對負(fù)載的電壓、電流調(diào)節(jié)范圍較小，但電路耗能少且電路

連接簡單。故優(yōu)先考慮限流接法為主。但在以下情況下必須用分

壓法

①要使某部分電路的電壓或電流從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)一從零調(diào)

節(jié)

②實(shí)驗(yàn)所提供的電壓表、電流表量程或電阻元件允許最大電壓或

電流較小，采用限流接法時(shí)，無論怎樣調(diào)節(jié)，電路中實(shí)際電流都

會超過電表量程或電阻元件允許的最大電流（壓）

—器件安全

③所用滑動(dòng)變阻器的阻值遠(yuǎn)小于待測電阻阻值時(shí)。一便于調(diào)節(jié)

第三種：如圖6所示并聯(lián)式電路。由于兩并聯(lián)支路的電阻之和為

定值，則兩支路的并聯(lián)電阻隨兩支路阻值之差的增大而減??；隨

兩支路阻值之差的減小而增大，且支路阻值相差最小時(shí)有最大值,

相差最大時(shí)有最小值。證明如下：

令兩支路的阻值被分為Ra、Rb,且Ra+Rb=Ro,其中Ro為定值。則

特點(diǎn)：R//的確隨Ra與Rb之差的增大而減小，隨差的減小而增大,

且當(dāng)相差最小時(shí)，R〃有最大值，相差最大時(shí)，R〃有最小值。

此外，若兩支路阻值相差可小至零，則R//有最大值Ro/4.

2.電路實(shí)驗(yàn)器材和量程的選擇,應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)

（1）電路工作的安全性，即不會出現(xiàn)電表和其它實(shí)驗(yàn)器材因過載

毀壞現(xiàn)象。

（2）能否滿足實(shí)驗(yàn)要求（常常要考慮便于多次測量求平均值）。

（3）選擇器材的一般思路是：首先確定實(shí)驗(yàn)條件，然后按電源一

電壓表一電流表一變阻器順序依次選擇。

①電源的選擇：在不超過待測器材所允許的最大電壓值的情況下,

選擇電動(dòng)勢較大的電源（以獲得更多的測量數(shù)據(jù)）。在相同電動(dòng)

勢情況下，通常選擇內(nèi)電阻較小的電源（以獲得較穩(wěn)定的路端電

壓）。

②電表的選擇：在不超過電表量程的條件下，選擇量程較小的電

表（以便測量時(shí)示數(shù)能在滿刻度的2/3左右，至少要超過1/2）。

③滑動(dòng)變阻器的造擇在實(shí)驗(yàn)唯一性器材的選擇時(shí)，對滑動(dòng)變阻器

應(yīng)考慮三個(gè)方面。首先應(yīng)注意安全因素，即滑動(dòng)變阻器在電路里

不能超過其額定電流值。然后考慮是否有足夠的電壓調(diào)節(jié)范圍。

分壓接法總能保證實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。限流接法就不一定。當(dāng)然有時(shí)并

不需要有太大的電壓調(diào)節(jié)范圍，就可以采用限流接法。最后，應(yīng)

考慮實(shí)驗(yàn)控制即電壓的調(diào)節(jié)是否方便。我們先析分壓接法。在分

壓接法中應(yīng)選滑動(dòng)變阻器的阻值小于待測電阻時(shí)，才會使電壓調(diào)

節(jié)比較方便。

二.電壓表和電流表的改裝

（一）電流表改裝成電壓表的原理

①原理：利用串聯(lián)電阻的分壓作用

②分壓電阻的計(jì)算：設(shè)電流表滿偏電流為Ig,內(nèi)阻為Rg,滿偏

電壓為Ug,利用串聯(lián)電阻的分壓作用，可將電流表串一電阻R串

使電流表改裝成電壓表.設(shè)電壓表量程為U,則F-%久

U-U,

-----LR>=

分壓電阻區(qū)串=3

（二）電流表擴(kuò)大量程

①原理：利用并聯(lián)電阻的分流作用

②分流電阻的計(jì)算：將電流的量程擴(kuò)大到I,要并聯(lián)的電阻為R

I.R.

R#=，，

并，由并聯(lián)電路電壓相等有，’I，

（三）用半偏法測電流表的內(nèi)阻

二，電阻的測量一一電阻測量的方法歸類

在高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，涉及最多的問題就是電阻的測量，電阻的測

量方法也比較多，最常用的有：

（一）歸納

1、歐姆表測量。最直接測電阻的儀表。但是一般用歐姆表測量只

能進(jìn)行粗測，為下一步的測量提供一個(gè)參考依據(jù)。用歐姆表可以

測量白熾燈泡的冷電阻。

2、替代法。替代法的測量思路是等效的思想，可以是利用電流等

效、也可以是利用電壓等效。替代法測量電阻精度高，不需要計(jì)

算，方法簡單，但必須有可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電阻（一般給定的儀器中要

有電阻箱）。

3、伏安法。伏安法的測量依據(jù)是歐姆定律（包括部分電路歐姆定

律和全電路歐姆定律），需要的基本測量儀器是電壓表和電流表，

當(dāng)只有一個(gè)電表時(shí)，可以用標(biāo)準(zhǔn)電阻（電阻箱或給一個(gè)定值電阻）

代替；當(dāng)電表的內(nèi)阻已知時(shí)，根據(jù)歐姆定律R

電壓表同時(shí)可以當(dāng)電流表使用，同樣電流表也可以當(dāng)電壓表用。

4、比例法。如果有可以作為標(biāo)準(zhǔn)的已知電阻的電表，可以采用比

例法測電表的電阻，對于一般未知電阻，有電阻箱和電表即可。

用比例法測電表內(nèi)阻時(shí)，兩個(gè)電流表一般是并聯(lián)（據(jù)并聯(lián)分流原

理），兩個(gè)電壓表一般是串聯(lián)（據(jù)串聯(lián)分壓原理）。所謂"比例法"

是：要測量某一物體的某一物理量，可以把它與已知準(zhǔn)確數(shù)值的

標(biāo)準(zhǔn)物體進(jìn)行比較。例如，使用天平稱量物體的質(zhì)量，就是把被

測物體與秩碼進(jìn)行比較，秩碼就是質(zhì)量數(shù)準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)物體。天平

的結(jié)構(gòu)是等臂杠桿，因此當(dāng)天平平衡時(shí)，被測物體的質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)

物體的質(zhì)量是相等的，這就省去了進(jìn)一步的計(jì)算。

有很多情況下，被測物體與標(biāo)準(zhǔn)物體的同一物理量間的關(guān)系并不

是相等，而是在滿足一定條件下成某種比例的關(guān)系，這種方法又

稱為“比例法”。

5、半值法（半偏法）。

（=）測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻

（1）測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻誤差分析方法

筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，對于"測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻”這個(gè)實(shí)驗(yàn)有

些學(xué)生對到底選擇電流表內(nèi)接（圖A）還是電流表外接（圖B）

搞不清。有些學(xué)生雖然硬生記住了，但對于為何做此選擇，也即

這兩種電路究竟會給實(shí)驗(yàn)帶來怎樣的誤差一無所知或一知半解。

現(xiàn)在筆者就該實(shí)驗(yàn)誤差問題從三個(gè)角度分析如下。

①公式法

如果電表是理想的，則電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻可如下推得:

取兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)I1、I2、Ui、U2，

則有E=Ui+lirE=U2+l2r

整理得E=U3—吆(1)

一

⑵

72一人

(a)若采用圖A,由于電壓表的分流作用，實(shí)際情況如下:

E=Ui+(li+—)r

u

E=U2+(l2+----2-)r

整理得E=u.-u,⑶

+N1

12Tl%

q—4

⑷

JrIU、_q

I、-L——-

比較（1）、（3）和（2）、（4）可得，利用圖A測得的電源電

動(dòng)勢和內(nèi)電阻都偏小。

（b）若采用圖B,由于電流表的分壓作用，實(shí)際情況如下:

E=Ui+li(RA+r)

E=U2+l2(RA+r)

整理得-⑸

4

r=------------⑹

A_/]

比較(1)、(5)和(2)、(6)可得，利用圖B測得的電源電

動(dòng)勢沒有誤差，是準(zhǔn)確的，而測得的內(nèi)電阻偏大。

②圖象法

測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻數(shù)據(jù)處理的另一種方法是圖象法。以I為橫

坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)，測出幾組U、I值，畫出U-I圖像如下：

若電表是理想電表，根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-lr,可知在U(l)

函數(shù)中，截距即為電源電動(dòng)勢值，斜率的絕對值即為電源內(nèi)阻r。

1

1+—

此時(shí)U-I函數(shù)中，截距為、E,比真實(shí)值E偏小。斜率的絕對

號廠

值用"7為Rv和r并聯(lián)后阻值，比真實(shí)值r偏小。

(b)若采用圖B,有E=U+l(RA+r)

整理得U=E-l(RA+r)

此時(shí)U(l)函數(shù)中截距仍為E是準(zhǔn)確值，斜率