高中物理電路的基本概念及電路分析課件

電路的基本概念及電路分析一、電流：（一）電流的定義：1.定義：電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流.2.形成電流的條件：導(dǎo)體中有自由電荷；導(dǎo)體兩端存在電壓．3.電流是標(biāo)量，但電流有方向.規(guī)定：正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向就是電流的方向.4.電流的大?。和ㄟ^(guò)某一截面的電荷量q與所用時(shí)間t的比值.(二）電流的微觀解釋：設(shè)導(dǎo)體內(nèi)單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速度為v，導(dǎo)體的橫截面積為s.1．(電流的定義式)某興趣小組調(diào)查一條河流的水質(zhì)情況，通過(guò)計(jì)算結(jié)果表明，被污染的河里一分鐘內(nèi)有相當(dāng)于6C的正離子和9C的負(fù)離子向下游流去，則取樣時(shí)這條河流的等效電流大小和方向分別是()A．0.25A順流而下 B．0.05A順流而下C．0.25A逆流而上 D．0.05A逆流而上D2.(電流的微觀表達(dá)式)如圖1所示，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為ρ，棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n，自由電子的質(zhì)量為m、電荷量為e.在棒兩端加上恒定的電壓時(shí)，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v，則金屬棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為()C二、部分電路的歐姆定律：（一）內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比.（二）有關(guān)說(shuō)明：令比例系數(shù)為1.歐姆定律反應(yīng)了一個(gè)因果關(guān)系：導(dǎo)體兩端的電壓U是導(dǎo)體中產(chǎn)生電流I的原因.導(dǎo)體的電流I是電壓加在導(dǎo)體兩端U產(chǎn)生的結(jié)果.2.式中的R表示的導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，稱為導(dǎo)體的電阻.3.歐姆定律的適用條件：（1）導(dǎo)體的伏安特性曲線I—U圖像：I—U圖像斜率的倒數(shù)就電阻R的大小.線性元件：I—U圖像是直線的元件.非線性元件：I—U圖像是曲線的元件.純電阻電路：只含有電阻的電路.非純電阻電路：除電阻外還含有其它元件（電動(dòng)機(jī)、電解槽等元件）.（2）歐姆定律的適用條件：元件：只適用于線性原件.電路：只適用于純電阻電路.導(dǎo)體：只適用于金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)導(dǎo)體.不適應(yīng)于：氣體導(dǎo)體或半導(dǎo)體元件在P點(diǎn)的電阻值為：三、電阻定律：4.非線性元件某一狀態(tài)下的電阻：(一)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長(zhǎng)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)．(二)公式：L導(dǎo)體沿電流方向的長(zhǎng)度.S與電流方向垂直的導(dǎo)體的橫截面積.導(dǎo)體的電阻率，由導(dǎo)體材料和溫度共同決定.(三)電阻率ρ：反應(yīng)了材料的導(dǎo)電性能，電阻率越小，就表示材料的導(dǎo)電性能就越好.電阻率ρ有導(dǎo)體材料和溫度共同決定.同種金屬：電阻率隨溫度升高而增大；負(fù)溫度系數(shù)半導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而減?。?.小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖3所示，P為圖線上一點(diǎn)，PN為圖線的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大B．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R＝C．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R＝D．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍的面積C例2一根細(xì)橡膠管中灌滿鹽水，兩端用短粗銅絲塞住管口，管中鹽水柱長(zhǎng)為40cm時(shí)測(cè)得電阻為R.若鹽水柱的電阻隨長(zhǎng)度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同，現(xiàn)將管中鹽水柱均勻拉長(zhǎng)至50cm(鹽水體積不變，仍充滿橡膠管)，則鹽水柱電阻變?yōu)?)D3.(歐姆定律的應(yīng)用)電阻R1、R2的I－U圖像如圖4所示，則下列說(shuō)法正確的是()A．R1∶R2＝3∶1B．將R1與R2串聯(lián)后接于電源上，則電壓比U1∶U2＝1∶3C．將R1與R2并聯(lián)后接于電源上，則電流比I1∶I2＝1∶3D．將R1與R2并聯(lián)后接于電源上，則功率比P1∶P2＝1∶3B四、電路的串并聯(lián)：（一）電路的串聯(lián)：1.判斷方法：電流沒(méi)有分叉.2.特點(diǎn)：(1)各處的電流相等：(2)總電壓等于各部分電壓之和：(3)總電阻等于各電阻之和：(4)串聯(lián)電阻具有分壓作用，分得的電壓與阻值成正比.(5)串聯(lián)電阻消耗的功率與阻值成正比.總電阻一定大于串聯(lián)的任意一個(gè)電阻，比最大的一個(gè)阻值還要大.（二）電路的并聯(lián)：1.判斷方法：電流從某處分叉到另一處合攏.2.特點(diǎn)：（1）并聯(lián)部分電壓相等：(2)總電流等于各支路電流之和：（3）總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和：并聯(lián)后的總電阻小于并聯(lián)的任意一個(gè)電阻，比最小的還要小.（4）并聯(lián)電阻具有分流作用：分得的電流與阻值成反比.(5)并聯(lián)電阻消耗的功率與阻值成反比：(三）混聯(lián)電路：既有串聯(lián)又有并聯(lián)的電路.不管是串聯(lián)、還是并聯(lián)、混聯(lián)，如果只有一個(gè)電阻變化，則總電阻的變化規(guī)律與這個(gè)電阻的變化規(guī)律相同.例3.如圖所示為某控制電路的一部分，已知AA′的輸入電壓為24V，如果電阻R＝6kΩ，R1＝6kΩ，R2＝3kΩ，則BB′不可能輸出的電壓是()A．12V B．8VC．6V D．3VD4.(電路的串聯(lián)、并聯(lián))(多選)如圖6所示，經(jīng)過(guò)精確校準(zhǔn)的電壓表V1和V2，分別用來(lái)測(cè)量某線路中電阻R兩端a、b間的電壓時(shí)，讀數(shù)依次為12.7V和12.3V，則()A．a(chǎn)、b間的實(shí)際電壓略大于12.7VB．a(chǎn)、b間的實(shí)際電壓略小于12.7VC．電壓表V1的內(nèi)阻大于V2的內(nèi)阻D．電壓表V1的內(nèi)阻小于V2的內(nèi)阻AC五、電路中的能量問(wèn)題：（一）電功、電功率：1.電功W：電場(chǎng)力對(duì)自由電荷做的功，就稱為電流的功，簡(jiǎn)稱電功.（1）定義：（2）公式：電流做功把電能（電勢(shì)能）轉(zhuǎn)化為其它形式的能.公式的適用條件：適用于所有電路.2.電功率P：(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功，表示電流做功的快慢．(2)公式：P＝＝IU(適用于任何電路)．（二）電熱、熱功率：1.電熱Q：電流通過(guò)電阻時(shí)要產(chǎn)生熱量—電流的熱效應(yīng)—焦耳熱.(1)定義：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比．焦耳定律.2.熱功率：(2)大?。汗降倪m用條件：適用于所有電路.(四）電功與電熱的關(guān)系：1.純電阻電路：電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.電功等于電熱.在純電阻電路中，歐姆定律適用.2.非純電阻電路：電流做功把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他形式的能.電功W大于電熱Q.在非純電阻電路中，歐姆定律不適用.例4.額定電壓都是110V、額定功率PA＝110W和PB＝40W的兩盞電燈，若接在電壓是220V的電路上，使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是()C例5一臺(tái)電風(fēng)扇，內(nèi)阻為20Ω，接上220V電壓后正常工作，消耗功率66W，求：(1)電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是多少？(2)電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少？轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少？電動(dòng)機(jī)的效率是多少？(3)如果接上電源后，電風(fēng)扇的扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流以及電動(dòng)機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率各是多少？

(1)0.3A(2)64.2W1.8W97.3%(3)11A2420W2420W5．