第三章恒定电流复习课件

（一）部分电路欧姆定律1、电流（1）电流的形成：电荷的定向移动。导体中存在持续电流的条件：一是要有可自由移动的电荷；二是保持导体两端的电势差（如电源）（2）电流强度：电流强度是表示电流强弱的物理量。①定义：I=q/t②微观表达式：I=nqvS（n为单位体积内的自由电子个数，S为导线的横截面积，v为自由电子的定向移动速率，约10-5m/s，远小于电子热运动的平均速率105m/s，更小于电场的传播速率3×108m/s），这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。（3）电流的方向：规定正电荷的移动方向为电流方向。在外（内）电路电流从电源的正（负）极流向负（正）极。2.电阻定律(1)电阻:导体对电流的阻碍作用,表达式为R=U/I(2)电阻定律①内容:导体的电阻R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比。②公式：R=ρSL体积V不变时：22SVVlSlR是比例常数，它与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。A、金属的电阻率随温度的升高而增大（可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧，对自由电子的定向移动的阻碍增大。）铂较明显，可用于做温度计；锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。B、半导体的电阻率随温度的升高而减小（可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电，温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大，导电能力提高）。C、有些物质当温度接近0K时，电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC。我国科学家在1989年把TC提高到130K。现在科学家们正努力做到室温超导。⑴ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率（反映该材料的性质，不是每根具体的导线的性质）。单位是Ωm。⑵纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。⑶材料的电阻率与温度有关系：③电阻率ρ3、部分电路欧姆定律RUI（1）公式：（2）适用范围：适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电；只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路。（3）电阻的伏安特性曲线：注意I-U曲线和U-I曲线的区别。UIIU1212ooR1R2R1R2注意:当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线(4)线性元件和非线性元件:①若U-I图线是一条过原点的直线,这样的元件为线性元件;②若U-I图线是一条曲线,这样的元件为非线性元件;例1.实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示：0U0U0U0UIIIIABCD解：灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值时才会发出可见光，这时温度能达到很高，因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化。随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，。U越大I-U曲线上对应点于原点连线的斜率必然越小，选A。4.电功和电热（1）电功和电热①电功：电功就是电场力做的功（电流通过用电器所做的功。）公式：W=Uq=UIt（适用于求一切电路的电功）②电热：Q=I2Rt（适用于求一切电路的电热）③电功和电热的关系：⑴对纯电阻而言，电功等于电热：W=Q=UIt=I2Rt=tRU2⑵对非纯电阻电路（如电动机和电解槽），由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能，所以电功必然大于电热：WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用。（2）电功率和电热功率①电功率：P=W/t=UI（适用于求一切电路的电功率）②电热功率：P热=I2R（适用于求一切电路的电热功率）③电功率和电热功率的关系：⑴对纯电阻而言，电功率等于电热功率：P热=P=UI=I2R=RU2⑵对非纯电阻电路（如电动机和电解槽）PP热（3）额定功率与实际功率①只要电流、电压和功率有一个量达到额定值，三者都达到额定值②若用电器正常工作隐含各量达到额定值例2.某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？解：电动机不转时可视为为纯电阻，由欧姆定律得，这个电阻可认为是不变的。电动机正常转动时，输入的电功率为P=U2I2=36W，内部消耗的热功率P热==I2R=5W所以机械功率P=31W511IUR5、串、并联电路的特点和性质注意：无论电路如何联接，对一段电路来说，其总功率等于各部分功率之和。即：P=P1+P2+…+Pn串并联电路电阻关系1.串联电路:12nRRRR2.并联电路:121111nRRRRRRnRn增大R增大(2)n个相同的电阻R并联R总＝R/n(3)RRn(4)Rn增大R增大(1)R1和R2并联后R=R1R2/(R1+R2)不管电路连接方式如何，只要有一个电阻增大，总电阻就增大3、混联电路例4.已知如图，R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________R1R2R3解：本题解法很多，注意灵活、巧妙。经过观察发现三只电阻的电流关系最简单：电流之比是I1∶I2∶I3=1∶2∶3；还可以发现左面两只电阻并联后总阻值为2Ω，因此电压之比是U1∶U2∶U3=1∶1∶2；在此基础上利用P=UI，得P1∶P2∶P3=1∶2∶6例6.已知如图，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？L1L2L1L2L1L2L1RRRRL2ABCD答案：B二、闭合电路欧姆定律（一）电源电动势1、电源是把其他形式的能转化为电能的装置2、电动势E是描述电源将其他形式的能转化成电能的本领的物理量，是反映非静电力做功的特性。电动势在数值上等于电路中通过1库仑电量时电源所提供的电能。注意：E是由电源本身所决定的，跟外电路的情况无关。E=U内+U外E=U（开路）（二）闭合电路欧姆定律①E=U外+U内（内外电路电压的关系）②rREI（I、R间关系）③U=E-Ir（U、I间关系）④ErRRU（U、R间关系）1、闭合电路欧姆定律内容表达形式：例1、如图，Ｒ1=14Ω,Ｒ2=9Ω,当开关处于位置1时,电流表读数I1=0.2A；当开关处于位置2时,电流表读数I2=0.3A,求电源的电动势E和内电阻r。1R1R22ErAE=3Vr=1Ω2、路端电压U与I、R的关系（1）由U=E-IrI=0，开路，U=E；U=0时，I=E/r最大，短路UIEI短0（2）由=E/（1+r/R)R=0时，U=0，当R=无穷大时，U=ERrREUUR0E②在横轴上的截距表示电源的短路电流③图象斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害．①在纵轴上的截距表示电源的电动势E．电源的外特性曲线——路端电压U随电流I变化的图象．rEI/短例2、有两节电池，它们的电动势分别为E1和E2，内阻分别为r1和r2，将它们分别连成闭合电路，其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示，可以判定（）A.图像交点所示状态，两电路的外电阻相等B.E1＞E2，r1＞r2C.图像交点所示状态，两电路的电阻相等D.E1＞E2，r1＜r2UI012AB3、电源的功率和效率⑴功率：①电源的功率（电源的总功率）PE=EI②电源的输出功率P出=UI=I2R③电源内部消耗的功率Pr=I2r⑵电源的效率：（最后一个等号只适用于纯电阻）rRREUPPE电源的输出功率，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，即R=r时，电源的输出功率最大，为:rErErRRrrRREP44422222rEPm42P出P出Rr0Pm由可知，最大输出功率与外电路无关，只由电源本身性质决定（由E、r决定）rEPm42（3）输出功最大时，效率不是最大。当R=r时，输出功率最大，但效率只有50%如图所示,图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线,图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线.若已知该蓄电池组的内阻为2.0Ω,则这只定值电阻的阻值为______Ω.现有4只这种规格的定值电阻,可任意选取其中的若干只进行组合,作为该蓄电池组的外电路,则所组成的这些外电路中,输出功率最大时是______W650已知如图，E=6V，r=4Ω，R1=2Ω，R2的变化范围是0~10Ω。求：①电源的最大输出功率；②R1上消耗的最大功率；③R2上消耗的最大功率。③把R1也看成电源的一部分,等效电源的内阻为6Ω,所以,当R2=6Ω时,R2上消耗的功率最大为1.5W①R2=2Ω时,外电阻等于内电阻,电源输出功率最大为2.25W②R1是定值电阻,电流越大功率越大,所以R2=0时R1上消耗的功率最大为2W三、闭合电路欧姆定律应用:闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。讨论思路:(1)判断动态源及动态源总电阻的变化,判断全电路总电阻的变化情况．(2)判断闭合电路干路电流的变化情况．(3)依据U=E-Ir,判断外电路电压(路端电压)的变化情况(4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化U外=外电路上串联电阻的电压之和思路：R局R总I总=各支路电流之和（局部整体局部）1、电路的动态分析问题：例5、如图所示电路,当滑动变阻器的滑片P向上移动时,判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化?V1示数增大V2示数增大A示数减小2、电路故障分析1、断路（1）特点：电流为零，断点的同侧无电势差，若只有一个断点，断点的两端有电势差（2）影响：电路中的总电阻增大，干路上的电流减小，与其并联的用电器两端的电压增大2、短路（1）特点：被短路的用电器两端无电压，用电器无电流流过（2）影响：电路中总电阻减小，干路电流增大，被短路用电器不工作，与其串联的用电器两端电压增大电路故障判断1、如果被测量部分电路两点的电压为零这部分电路短路这部分以外电路某处有断路2、如果被测量部分电路两点的电压等于整个电路的总电压这部分电路某处有断路这部分以外电路被短路例题8、将滑动变阻器接成分压电路，由于电路有一处出现故障，致使输出电压Up不能随滑动键P的位置而改变①不论P如何滑动，Up始终等于0V，故障原因不可能是A．导线EF段有断开处B．导线AB段有断开处C．滑动键P与电阻R接触不通D．导线BC段有断开处②不论P如何滑动，Up始终等于输入电压U0，则故障原因可能是A．电源与导线端F接触不良B．滑动键P与电阻R接触不通C．BC段导线有断开处D滑动变阻器R的电阻丝有断开处例8、如图所示的电路中，闭合电键k后，灯a和b都正常发光，后来由于某种故障使灯b突然变亮，电压表读数增加，由此推断这故障可能是（）A．a灯灯丝烧断B．电阻R2断C．电阻R2短路D．电容被击穿短路B3、含电容器电路的分析•处理含电容器电路的一般规律：•1、电容器在直流电路中是断路的，分析电路结构时可从电路中删去•2、电容器两极间的电压等于与它并联的电路两端的电压。•3、与电容器串联支路中的电阻无电流，与电容器串联支路中的电阻两端无电压，充当导线的作用.•4、当电路发生变化时，电容器两极板间的电压发生变化，其所带电量也将发生相应的变化，即电容器会发生充、放电现象。例、如图所示，是一个电容器、电池和电阻组成的电路，在将平行板电容器两极板距离增大的过程中A.电阻R中没有电流B.电容器的电容变小C.电阻R中有从a流向b的电流D.电阻R中有从b流向a的电流CRba[BD].3,6,4,1021FCRRVEARREI121如图所示，电池内阻忽略。（1）闭合开关S，求稳定后通过R1的电流；（2）求断开S后流过R1的总电量。R1R2CES解析:开关闭合,R1、R2串联，电容器并联在R2两端。开关断开，稳定后电路中无电流。电容器通过R1直接与电源连接，两板间电势差等于电源的输出电压。VIRUUCSc622两端