恒定电流-学生用

恒定电流★知识网络22///()(IqtRUIWUItWQPUIWQQIRtlRSIUREIRrQIRt电流：电阻：电压（内电压、路端电压）电动势基本概念电功：纯电阻电路：电功率：非纯电阻电路：电热：电阻定律：欧姆定律：恒定电流基本规律闭合电路欧姆定律：纯电阻电路焦耳定律：串、并联电路性质及特点电流表、电压表、欧姆表多用电表应用)伏安法测电阻原理及误差分析测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）描绘小灯泡的伏安特性曲线实验测定电源的电动势和内电阻练习使用多用电表第一节电流（1）定义：电荷的定向移动形成电流。（2）公式：（注意：如果是正、负离子同时移动形成电流时q是两种电荷电荷量绝值之和）（3）方向：规定和正电荷定向移动的方向相同，和负电荷定向移动的方向相反。（4）性质：电流既有大小也有方向，但它的运算遵守代数运算规则，是标量。（5）单位：国际单位制单位是安培（A），常用单位还有毫安（mA)、微安（)（6）微观表达式：，n是单位体积内的自由电荷数，q是每个电荷的电荷量，S是导体的横截面积，v是自由电荷定向移动的速率。一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q．此时电子的定向移动速度为v，在时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（）A．B．C．D．第二节电阻1．电阻导体对电流的阻碍作用叫电阻。2．电阻的定义式3．电阻定律导体的电阻与导体的长度成正比，与横截面积成反比。数学表达式：。4．电阻率是反映导体导电性能的物理量。其特点是随着温度的改变而变化。5．半导体和超导体有些材料，它们的导电性能介于导体和绝缘体之间，且电阻随温度的升高而减小，这种材料称为半导体。有些物质，当它的温度降低到绝对零度附近时，其电阻突然变为零，这种现象叫做超导现象。能够发生超导现象的物质称为超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫作超导材料的转变温度。tnvSnvtItqItSq1．和的比较是电阻的定义式，其电阻并不随电压、电流的变化而变化，只是可由该式算出线路中的电阻是电阻的决定式，其电阻的大小由导体的材料、横截面积、长度共同决定提供了一种测R的方法：只要测出U、I就可求出R提供了一种测导体的的方法：只要测出R、、S就可求出2．正确理解电阻率（1）电阻率反映了材料对电流的阻碍作用，而电阻是长度、横截面积和材料都确定时的一段特定导体的对电流的阻碍作用。（2）电阻率可以用计算，但电阻率只与导体材料有关（当然还受温度影响），与导体长度、横截面积S无关。（3）电阻率在数值上等于用某种材料制成的长lm、横截面积为1的导线的电阻值。（4）电阻率与温度有关。例如金属材料的电阻率随温度的升高而增大；半导体材料的电阻率随温度的升高而减小；还有些材料电阻率几乎不受温度的影响，可制作标准电阻。例1一根粗细均匀的金属裸导线，若把它均匀拉长为原来的3倍，电阻变为原来的_______倍。若将它截成等长的三段再绞合成一根，它的电阻变为原来的_______倍（设拉长与绞合时温度不变）。第三节欧姆定律和串并联1．内容：通过一段电路的电流，跟这段电路两端的电压成正比，跟这段电路的电阻成反比，这一规律叫部分电路欧姆定律。2．表达式：。3．定律的适用范围：金属导电和电解液导电。4．伏安特性曲线（1）导体的伏安特性曲线：用横轴表示电压U，纵轴表示电流I，画出的的关系图线叫做导体的伏安特性曲线。伏安特性曲线直接反映出导体中的电流与电压的关系。（2）金属导体的伏安特性曲线是过原点的直线。具有这种特性的电学元件叫做线性元件，通常也叫纯电阻元件，欧姆定律适用于该类型电学元件。对欧姆定律不适用的导体和器件，伏安特性曲线不是直线，这种元件叫做非线性元件，通常也叫非纯电阻元件。特别提醒：在R一定的情况下，I正比于U，所以I一U图线和U一I图线都是通过原点的直线，如图甲、乙所示。I一U图线中，；U一I图线中，。串、并联电路特点：串联电路并联电路电流各处电流相等12nIIII1122nnIRIRIR即电流分配和电阻成反比电压电压分配和电阻成正比1212nnUUUIRRR各支路两端电压相等总电阻总电阻等于各电阻之和，即总电阻的倒数等于各电阻倒数之和，即功率分配功率分配和电阻成正比，功率分配和电阻成反比，UIRIU12RR12RR12nIIII12nUUUU12nRRRR121111nRRRR即21212nnPPPIRRR即21122nnPRPRPRU【例2】如图所示电路中，电阻的阻值都是1Ω，的阻值都是0.5Ω，ab端输入电压U=5V，当cd端接电流表时，其示数是A。1.加在某段导体两端电压变为原来的3倍时，导体中的电流就增加0.9A，如果所加电压变为原来的1/2时，导体中的电流将变为A。第四节电功、电功率和电热1．电功：电流做功的实质是电场力对电荷做功。电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，电势能转化为其他形式的能因此电功，这是计算电功普遍适用的公式。2．电功率：单位时间内电流做的功叫电功率。，这是计算电功率普遍适用的公式。3．焦耳定律（1）电热：由于导体的电阻，使电流流过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分叫电热。（2）计算公式（焦耳定律）：，这是普遍适用的电热计算公式。焦耳定律是电流热效应的实验规律：凡是要计算电热，都应首选焦耳定律。焦耳定律说明了有电阻才能产生电热，如果一段电路上的电阻R=0，这段电路上将无电热产生。如电流流过超导体时。（3）热功率定义：单位时间内电流产生的热量。公式：。【例3】有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A。求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在发动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？2.一台电动机额定电压是220V，额定功率是1.1kW，线圈的电阻是6Ω，问：（1）电动机正常工作时电流是多少？（2）电动机启动时电流是多少？123RRR、、45RR、WqUUItWPUIt2QIRt2PIR（3）电动机发生“堵转”时最易烧毁的，其原因是什么？3．下列说法中错误的是（）A．电阻率是表征材料导电性能的物理量，电阻率越小，导电性能越好B．利用半导体的导电特点可以制成有特殊用途的光敏、热敏电阻C．超导体是指某些金属的温度升高到某一数值时，它的电阻突然降为零而所处的状态D．有些合金的电阻率几乎不受温度的影响，通常用它们制成标准电阻4.．如图所示，AB两端接直流稳压电源，ABU＝100V，0R＝40Ω，滑动变阻器总电阻R＝20Ω，当滑动片处于变阻器中点时，C、D两端电压CDU为V，通过电阻0R的电流为A。5．环保汽车已为2008年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量3310kgm。当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V。在此行驶状态下（1）求驱动电机的输入功率P电；（2）若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取102m/s）；（3）设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。结合计算结果，简述你对该设想的思考。已知太阳辐射的总功率260410WP，太阳到地球的距离111.510mr，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。第五节电动势和闭合电荷欧姆定律1．电源：使导体两端存在持续电压，将其他形式的能转化为电能的装置。2．电动势（1）物理意义：反映不同电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。电动势大，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大；电动势小，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领小。定义公式为WEq非，其单位与电势、电势差相同。该物理量为标量。（2）大小：等于外电路断开时的路端电压，数值上也等于把1C的正电荷从电源负极移到正极时非静电力所做的功。（3）电动势的方向：电动势虽是标量，但为了研究电路中电势分布的需要，我们规定由负极经电源内部指向正极的方向（即电势升高的方向）为电动势的方向。闭合电路欧姆定律1．内容：闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟内、外电路电阻之和成反比，这个结论叫做闭合电路欧姆定律。2．表达式：（1）电流表达式EIRr（2）电压表达式rEIRIrUU3．适用范围：外电路是纯电阻的电路。4．路端电压U：外电路两端的电压，即电源的输出电压，UEIr（1）当外电阻R增大时，I减小，内电压减小，路端电压U增大。当外电路断开时，I=0，U=E。（2）当外电阻减小时，I增大，内电压增大，路端电压减小。当电源两端短路时，外电阻0,,0ERIUr。（3）路端电压也可以表示为1EREUIRrRrR，也可以得到路端电压随外电阻增大而增大的结论。5．路端电压与电流的关系（U一I图象）如图所示为U一I图象，由UEIr知，图线为一条直线，与纵轴交点为电源电动势，与横轴交点为短路电流，直线的斜率的绝对值等于电源内阻。由于一般电源的内阻r很小，故外电压U随电流I的变化不太明显，实际得到的图线往往很平，只画在坐标纸上的上面一小部分，为充分利用坐标纸，往往将横轴向上移，如图所示的实验图线。此时应注意，图线与横轴的交点1I，并非短路电流，不可盲目用它求内阻，但图线与纵轴的交点仍代表电动势E，图线斜率的绝对值仍等于内阻r。6．闭合电路中的功率（1）电源的总功率：rPEIIUIUPP总出内；（2）电源内耗功率：2PIrPP总出内；（3）电源的输出功率：2PIUEIIrPP出总内。、【例1】下列关于电源电动势的说法正确的是（）①电动势是用来比较电源将其他形式能转化为电能本领的大小的物理量②外电路断开时的路端电压就是电源电动势③用内阻较大的电压表直接测量电源正负极之间的电压值约等于电源的电动势④外电路的总阻越小，则路端电压越接近电动势A．①②B．③④C．①③D．②④1.关于电源电动势的说法，正确的是（）A．电动势是表征电源把其他形式的能转变为电能的本领的一个物理量B．电动势在数值上等于外电路断开时两极间的电压，亦等于电路中通过1C电荷量时，电源所提供的能量C．外电路接通时，电源电动势等于内、外电路上的电压之和D．由于内外电路上的电压随外电路电阻的改变而改变，因此，电源电动势跟外电路电阻有关【例2】在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，1R和3R均为定值电阻，2R为滑动变阻器。当2R的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表1A、2A和V的示数分别为1I、2I和U。现将2R的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是（）A．1I增大，2I不变，U增大B．1I减小，2I增大，U减小C．1I增大，2I减小，U增大D．1I减小，2I不变，U减小2.在如图所示的电阻中，123RRR、、和4R皆为定值电阻，5R为可变电阻，电源的电动势为，内阻为r。设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U。当5R的滑动触点向图中a端移动时（）A．I变大，U变小B．I变大，U变大C．I变小，U变大D．I变小，U变小【例3】如图所示的电路中，电源电动势E=6.00V，其内阻可忽略不计。电阻的阻值分别为1R=2.4kΩ，2R4.8kΩ，电容器的电容C=4.7μF。闭合开关S，待电流稳定后，用电压表测1R两端的电压，其稳定值为1.50V。（1）该电压表的内阻为多大？（2）由于电压表的接入，电容器的电荷量变化了多少？3．在如图所示电路中，当变阻器3R的滑动头P向b端移动时（）A．电压表示数变大，电流表示数变小B．电压表示数变小，电流