恒定电路要点1概要

恒定电路要点复习（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=nevS（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。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。（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：2、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3、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）输出功率最大时，效率不是最大。当R=r时，输出功率最大，但效率只有50%gggUIR2.三个主要参数①内阻:电流计内阻Rg②量程：满偏电流Ig③满偏电压Ug3.电路图符号：G八、电表改装（表头）1、作用：测量微小电流和电压0123mA3.电表的改装gUUgggRRnRUUR)1(若量程扩大n倍,即n=根据分压原理，需串联的电阻值故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大gII电压表：在表头串联一个阻值较大的电阻1nRRIIRggRg电流表：若量程扩大n倍,即n=根据分流原理,需要并联的电阻值故量程扩大的倍数越高,并联的电阻值越小在表头并联一个阻值较大的电阻电压表：在表头串联一个阻值较大的电阻例1:有一个电流表G，内阻Rg=10Ω，满偏电流Ig=3mA。要把它改装为量程为0～3V的电压表，要串联多大的电阻？改装后的电压表内阻多大？IgRgRUUgURVUR=990ΩRv=1000Ω电流表：在表头上并联一个阻值较小的电阻例2.有一个电流表G，内阻Rg=25Ω，满偏电流Ig=3mA。要把把它改装为量程为0～0.6A的电流表，要并联多大的电阻？改装后的电流表内阻多大？UIRgIgIRRAUIR=0.126ΩRA=0.125Ω如图,电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10mA,电流表电阻7.5Ω,A、B为接线柱.(3)如果把任意电阻R接在A、B间,电流表读数I与R的值有什么关系?电阻RGR1ABEr0246810mA1.5VR=-150ΩIRRRrEIg)(1九、欧姆表1.电路结构:R1ABER2.表头刻度盘:051015ΩΩ20304050100200500∞1K问题1：相对于其他电表欧姆表的表头有什么特点？1、零刻度在右边，左边为无限大2、刻度不均匀，左边密、右边稀疏九、欧姆表的使用使用步骤：1、多用表旋到欧姆挡，选择合适的量程（指针在刻度中间的含义）参考点拨（3-1）P64左下2、欧姆档调零（表笔短接调零）3、测量。（电流从黑表笔流出，红表笔流进）4、读数。（需记得乘上倍率）5、旋在OFF档或高压交流档电学实验中仪表的选择—、电学实验的原则：安全、可行、方便1、安全：实验时，必须保证实验电路各个电学器件的安全（包括电流表、电压表、被测用电器、电源等）２、可行：所选择的仪器能使实验正常进行。３、方便：所选择的仪器在调节时比较容易控制被测量的物理量的变化，即是要被测量的物理量的变化比较平缓。二、选择内容：１、滑动变阻器的选择（一）量程的选择：在满足实验要求的条件下，要选用阻值比较小的变阻器，因为阻值越小，电阻的变化越平缓，不致使测量电路中的电流或电压变化非常突然，调节方便。（二）在电路中连接方式的选择：滑动变阻器在电路中的连接方式包括分压和限流。(1)、限流连接方式1）一般情况或没有特别说明的情况下，由于限流电路能耗较小，结构连接简单，应优先考虑限流连接方式2）R变＞10RX或R变＞RX或R变≈RX，要选用限流连接方式3）闭合开关S前P在b端RXSPabR变EERRRxx~电压可调范围:（２）分压连接方式1)R变10RX或R变RX2)要求测量电路的电压从零开始或要求测多组数据。3)实验所提供的电压表、电流表的量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中的实际电流均超过所允许的最大电流，在这种情况下，必须采用分压接法。4)闭合开关S前P在a端。RxAabPE~0电压可调范围:２、电压表和电流表的选择。(一）量程的选择：1）如果题目中给出被测用电器的额定功率（即隐含给出被测用电器的额定电压和额定电流），这种情况要从保护被测用电器的角度出发，用电流表或电压表的示数来控制用电器中的电流或其两端的电压。2）如果题目中没有给出被测用电器的额定功率，则要从保护电流表和电压表的角度出发，要求测量的电流或电压的最大值不能超过电流表或电压表的量程。3）在电流表和电压表的量程大于测量值的前提条件下，量程越接近测量值越好！AVRAVR内接法外接法电流表电压表测IURRRIUR真实值电流表电流表电压表IUUR测结论：测量结果偏大用来测较大的电阻好。RRIUR真实值电压表电流表电压表IIUR测结论：测量结果偏小用来测较小的电阻好。RRIUR真实值（二）电流表内接和外接的选择AVAV外接法内接法电流表电压表测IUR大电阻应该用内接法，测量结果偏大（大内大）小电阻应该用外接法，测量结果偏小（小外小）大电阻---一百多欧（或以上）小电阻---几欧（或以下）RRIUR真实值《大内高手》AVXRRR用外接法．AVXRRR用内接法．设电压表连接在P、M两点时，电路中两表读数分别为IM、UM而电压表连接在P、N两点时，电路中的两表读数分别为IN、UN，△I=|IN-IM|，△U=|UN-UM|1）△I/IM＞△U/UM，说明接P、M点时的电压表分流大于接P、N点时的电流表分压所产生的误差，应采用内接法即P、N接法。2）△I/IM＜△U/UM，说明接P、M点时的电压表分流小于接P、N点时的电流表分压所产生的误差，应采用外接法即P、M接法。如果ＲX、RA、RV的大小事先未知，可用试触法确定电流表的内外接法，如图：AVPRXMN用外接法．用内接法．三、选择顺序：先选电压表、电流表、滑动变阻器的量程，后选连接方式。AVXRRRAVXRRR伏安法测小灯泡电阻限流式外接法：AV分压式内接法：AV限流和分压的主要区别：电压调节范围不一样。误差来源：外接：电压表的分流内接：电流表的分压用伏安法测量某一电阻Rx阻值,现有实验器材如下：待测电阻Rx(阻值约5Ω,额定功率为1W);电流表A1(量程0~0.6A,内阻0.2Ω);电流表A2(量程0~3A,内阻0.05Ω);电压表V1(量程0~3V,内阻3kΩ);电压表V2(量程0~15V,内阻15kΩ);滑动变阻器R0(0~100Ω),蓄电池(电动势为6V)、开关、导线.为了较准确测量Rx阻值,电压表、电流表应选______,并画出实验电路图.A1V1测定电源的电动势和内阻实验原理:E=U+IrE=U1+I1rE=U2+I2r计算法:1221IIUUr121221IIIUIUE原理二原理三原理一AVU1I1U2I2返回实验原理图实验原理:E=U+Ir图象法:U------I关系图像I=0U=EIUU=0I短路电流rEI0短路电流短路电流IErU=E-Ir图线斜率绝对值=rUrkI测电源电动势和内阻误差分析E=U1+I1rE=U2+I2rIUI=0U=EU=0I短路电流U—路端电压I---总电流AVE=U+Ir电压表示数----路端电压电流表示数----小于总电流实验误差分析：实验结果:内阻偏小电动势偏小定量分析计算表明,上图方法误差小.AVE=U+Ir电压表示数----小于路端电压电流表示数----总电流实验误差分析：实验结果:内阻偏大电动势正常