恒定电流-王华

1、恒定电流复习课恒定电流复习课高二物理高二物理主讲教师：王华恒主讲教师：王华恒一、基本规律一、基本规律1、部分电路欧姆定律和闭合电路的欧姆定律、部分电路欧姆定律和闭合电路的欧姆定律 两个欧姆定律是直流电路中的核心部分，是进行电路两个欧姆定律是直流电路中的核心部分，是进行电路计算的根据。计算的根据。（1）部分电路欧姆定律：）部分电路欧姆定律：导体中的电流导体中的电流 I 跟它两端的电压跟它两端的电压 U 成正比，跟导体的电阻成正比，跟导体的电阻 R 反比，即反比，即 UIRURI注意：注意：定律中的三个物理量定律中的三个物理量U、I、R应对应于同一个研究对象应对应于同一个研究对象（同一段导体）；（

2、同一段导体）；经大量实验证明，欧姆定律适用于金属导电和电解液导电，经大量实验证明，欧姆定律适用于金属导电和电解液导电，即对纯电阻电路适用。即对纯电阻电路适用。由欧姆定律推导出的公式由欧姆定律推导出的公式给出了电阻的定义和测量电阻的方法。给出了电阻的定义和测量电阻的方法。EIRr1E REUIRrRrR（2）闭合电路欧姆定律）闭合电路欧姆定律 表达式表达式E = U + U/= U + Ir外电路为纯电阻时外电路为纯电阻时E = IR + Ir即即闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟闭合电路的总闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟闭合电路的总电阻成反比电阻成反比纯电阻电路中路端电压纯电阻

3、电路中路端电压U随外电阻随外电阻R的变化关系的变化关系纯电阻电路中，路端电压纯电阻电路中，路端电压即：路端电压即：路端电压 U 随外电阻随外电阻 R 的增大而增大。的增大而增大。外电路断路时外电路断路时R ，I 0， E U端端外电路短路时外电路短路时R 0，I E/r，U端端 0LRS2、电阻定律、电阻定律实验表明：在温度不变时，导体的电阻实验表明：在温度不变时，导体的电阻R跟导体的长度跟导体的长度L成正比，跟导体的横截面积成正比，跟导体的横截面积S成反比，跟导体的材料有关，成反比，跟导体的材料有关，即即式中的式中的叫金属材料的电阻率。叫金属材料的电阻率。 另外，电阻率与温度有关，常见的金属

4、材料的电阻率都另外，电阻率与温度有关，常见的金属材料的电阻率都随温度的升高而增大。随温度的升高而增大。3、电路中的能量关系、电路中的能量关系电源将其它形式的能转化为电能，用电器又将电能转化为电源将其它形式的能转化为电能，用电器又将电能转化为其它形式的能，转化过程中能量是守恒的。转化本领可以其它形式的能，转化过程中能量是守恒的。转化本领可以用功率表示。用功率表示。(1)区别几种功率区别几种功率 电源的总功率电源的总功率P总总 = IE；电源的输出功率电源的输出功率P出出 = IU；电源内部的热功率电源内部的热功率 P内内 = I2r。关系关系P总总 = P出出 + P内内。(2)焦耳定律焦耳定律

5、 电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量 Q 跟电流跟电流 I 的平方成正比，跟导体的平方成正比，跟导体电阻电阻 R 成正比，跟通电时间成正比，跟通电时间 t 成正比，即成正比，即Q = I2 R t注意：此定律适用于各种电路电流热效应的计算注意：此定律适用于各种电路电流热效应的计算电电 功功电电 热热关关 系系纯电阻电路纯电阻电路Q I2RtW Q非纯电阻电路非纯电阻电路 UItQ I2RtW Q22UWUItI RttR(3)电功和电热的区别电功和电热的区别电功的计算电功的计算W = IUt，电热的计算，电热的计算Q = I2Rt，在纯电阻电路中，在纯电阻电路中，W = Q。在非纯电

6、阻电路中，在非纯电阻电路中，W Q，二者之差是电能转化为机械，二者之差是电能转化为机械能或化学能等其它形式能的部分。能或化学能等其它形式能的部分。rREIRrREP2RrrRERrRrRERrREP22222222当当 R = r 时取等号，此时上式的分母有最小值，时取等号，此时上式的分母有最小值，P 有最大有最大值，将值，将 R = r 代入代入,得得rEP42max(4)电源的输出功率电源的输出功率在纯电阻电路中由于在纯电阻电路中由于P = I2 R ，而，而P024ErRr图图即：在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（即即：在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（即E、r是定是定值）向变化的外

7、电阻供电时，输出的功率有最大值。值）向变化的外电阻供电时，输出的功率有最大值。 4、串并联电路特点、串并联电路特点(1)串联电路特点串联电路特点 通过各个用电器的电流相同：通过各个用电器的电流相同： I1 I2 In I 串联电路两端的总电压等于各个用电器上的电压之和：串联电路两端的总电压等于各个用电器上的电压之和： U U1 U2 Un对于纯电阻电路对于纯电阻电路 串联电路的总电阻（等效电阻）等于各个电阻之和：串联电路的总电阻（等效电阻）等于各个电阻之和：RR1R2 Rn 各个电阻上的电压与电阻的阻值成正比：各个电阻上的电压与电阻的阻值成正比： 各个电阻上消耗的电功率与电阻的阻值成正比：各个

8、电阻上消耗的电功率与电阻的阻值成正比：1212nnUUUIRRR21212nnPPPIRRR(2)并联电路特点并联电路特点 各个用电器两端的电压相同：各个用电器两端的电压相同： U1 U2 Un U 通过并联电路的总电流强度等于通过各个支路的电流通过并联电路的总电流强度等于通过各个支路的电流 强度之和：强度之和： I I1 I2 In对于纯电阻电路对于纯电阻电路 并联电路的总电阻（等效电阻）的倒数等于各个电阻并联电路的总电阻（等效电阻）的倒数等于各个电阻的倒数之和：的倒数之和： 通过各个电阻的电流与电阻的阻值成反比：通过各个电阻的电流与电阻的阻值成反比：I1R1 I2R2 InRn U 各个电

9、阻上消耗的功率与电阻的阻值成反比：各个电阻上消耗的功率与电阻的阻值成反比：P1R1 P2R2 PnRn U2121111nRRRR+二、典型问题的分析二、典型问题的分析 1、电路结构的分析与简化、电路结构的分析与简化分析复杂的电路的目标是识别各用电器的串、并联关系，分析复杂的电路的目标是识别各用电器的串、并联关系，并运用等效法简化电路，从而画出清晰明了的等效电路并运用等效法简化电路，从而画出清晰明了的等效电路图图（1）两种常用的分析方法：）两种常用的分析方法： 电流分支法电流分支法a结点标号：先将各结点（即三条或三条以上导线的交结点标号：先将各结点（即三条或三条以上导线的交点）用字母点）用字母

10、A、B、C、标出标出b判定流向：判断各电阻或电路元件上的电流方向判定流向：判断各电阻或电路元件上的电流方向c元件重排：按电流流向，自左到右将各元件及结点逐元件重排：按电流流向，自左到右将各元件及结点逐一画出一画出d加工整理：将画出的等效电路图加工整理成较规范的加工整理：将画出的等效电路图加工整理成较规范的形式形式 等势点排列法等势点排列法a结点标号：先将各结点用字母结点标号：先将各结点用字母A、B、C、标出标出b结点排列：判断各结点电势的高低，将各结点重新按结点排列：判断各结点电势的高低，将各结点重新按电势高低自左到右顺序排列电势高低自左到右顺序排列c元件归位：对照原电路图，将各个元件分别接入

11、已排元件归位：对照原电路图，将各个元件分别接入已排列好的各结点之间列好的各结点之间d加工整理：将画出的等效电路图加工整理成较规范的加工整理：将画出的等效电路图加工整理成较规范的形式形式（2）注意：）注意： 电路中若无电源，可假定电路的某一端接电源正极，电路中若无电源，可假定电路的某一端接电源正极，另一端接电源负极另一端接电源负极 因为在电源以外的电路中，电流是从电势高处流向电因为在电源以外的电路中，电流是从电势高处流向电势低处的，所以可通过比较各结点的电势高低，确定各电势低处的，所以可通过比较各结点的电势高低，确定各电阻上的电流方向阻上的电流方向 导线的电阻一般可忽略不计，认为其电阻为零，导线

12、导线的电阻一般可忽略不计，认为其电阻为零，导线上各点电势都相等所以画等效电路时，导线可任意伸上各点电势都相等所以画等效电路时，导线可任意伸长、缩短（直至缩为一点），并尽量使导线长、缩短（直至缩为一点），并尽量使导线“横平竖横平竖直直”，以显现出串、并联的结构特点若需要考虑导线，以显现出串、并联的结构特点若需要考虑导线的电阻，则应在电路图上，将导线画成电阻符号的电阻，则应在电路图上，将导线画成电阻符号 一般情况下，电流表、电压表都当作理想电表，即电一般情况下，电流表、电压表都当作理想电表，即电流表的内阻视为零，可等效为一条导线；电压表的内阻流表的内阻视为零，可等效为一条导线；电压表的内阻视为无穷

13、大，接有电压表的支路可当作断路如果考虑视为无穷大，接有电压表的支路可当作断路如果考虑电流表、电压表的内阻，则应把电表也当用电器，画在电流表、电压表的内阻，则应把电表也当用电器，画在等效电路图上等效电路图上 并联电路中接有电容器，只是在充、放电过程中，电并联电路中接有电容器，只是在充、放电过程中，电路中才有电流；电路稳定后，这条支路可当作断路，简路中才有电流；电路稳定后，这条支路可当作断路，简化电路时可去掉化电路时可去掉A1A1RRRA2例例1：如图所示的电路中，：如图所示的电路中，3个电阻的阻值相等，电流表个电阻的阻值相等，电流表 A1、A2和和 A3的内电阻均可忽略，它们的读数分别为的内电阻

14、均可忽略，它们的读数分别为 I1、I2 和和 I3，则则 I1：I2：I3 =_。分析：分析：从电路图的外形看，好像是从电路图的外形看，好像是3个电阻串联，实际并不是这个电阻串联，实际并不是这样。由于电流表的电阻忽略，相当于短路，则电阻的连样。由于电流表的电阻忽略，相当于短路，则电阻的连接方式是接方式是3个电阻并联。个电阻并联。A1中通过的电流是总电流，中通过的电流是总电流，A2中中通过的电流是右边两个电阻上电流之和，通过的电流是右边两个电阻上电流之和，A3中通过的电中通过的电流是左边两个电阻上的电流之和。流是左边两个电阻上的电流之和。由于由于3个电阻相同，则个电阻相同，则 I1：I2：I3=

15、3：2：2.例例2：如图所示电路中，：如图所示电路中，R1R210，R3R4R54，R66，R78，则，则R总总_。CCCDR1R2R5R3R4R6R7ADCB解：此电路中有四解：此电路中有四个节点：个节点：A、B、C、D等效电路如下图所示等效电路如下图所示求得总电阻为求得总电阻为R = 4RRRRRRRxRABRRRxxxRRRRRR+3)+2(=( 3 1) -( 31) xxRRRR，Rx2 2RRx 2R2 0舍去舍去例例3：有一个网格电路如图所示，每个电阻值均为：有一个网格电路如图所示，每个电阻值均为R。则。则在在C、D间接入电阻间接入电阻Rx为多大时，整个电路总电阻为多大时，整个电

16、路总电阻RAB与与网格的数目无关。此时网格的数目无关。此时RAB为多大？为多大？2、电路的动态分析、电路的动态分析直流电路中，当电源确定以后，电路的变化经常由两种情直流电路中，当电源确定以后，电路的变化经常由两种情况引起的况引起的第一种是外电路中有一个滑动变阻器，当其滑动触头滑动第一种是外电路中有一个滑动变阻器，当其滑动触头滑动时，电路工作状态有所变化；时，电路工作状态有所变化；第二种是利用电路中闭合和断开使工作状态变化。第二种是利用电路中闭合和断开使工作状态变化。变化电路中有的物理量保持恒定，有的物理量发生变化，变化电路中有的物理量保持恒定，有的物理量发生变化，变化的物理量中可能出现极值。变

17、化的物理量中可能出现极值。 例例4：在如图所示电路中，当滑线变阻器的滑动触点向：在如图所示电路中，当滑线变阻器的滑动触点向B端端移动时，移动时，(A)电压表电压表V的读数增大，电流表的读数增大，电流表A的读数减小；的读数减小；(B)电压表电压表V和电流表和电流表A的读数都增大；的读数都增大；(C)电压表电压表V和电流表和电流表A的读数都减小；的读数都减小；(D)电压表电压表V读数减小，电流表读数减小，电流表A的读数增大。的读数增大。分析：滑动触点向分析：滑动触点向b端移动时，端移动时，R3阻值阻值增大，外电阻增大，外电阻 R 增大，总电流增大，总电流 I 则减小；则减小；内压降内压降 U内内

18、= Ir 减小；路端电压减小；路端电压 U = E U内内 则增大。则增大。电压表的示数应是路端电压，所以电压表的读数增大。电压表的示数应是路端电压，所以电压表的读数增大。R1上电流上电流 I 减小，减小，R1 两端电压则减小；路端电压增大，两端电压则减小；路端电压增大，它等于它等于R1两端电压与两端电压与 R3 两端电压之和，这样，两端电压之和，这样，R3两端两端电压增大。电压增大。R3 增大，两端电压也增大，那增大，两端电压也增大，那 R3 上的电流上的电流的变化不能直接判断，借助于的变化不能直接判断，借助于 R2 支路，支路，R2 上电流增大，上电流增大，但总电流又减小，所以但总电流又减小，所以 R3 上的电流减小，电流表读数上的电流减小，电流表读数减小。选项减小。选项(A)正确。正确。 局部电路变化（电键开合，变阻器电阻变化），会局部电路变化（电键开合，变阻器电阻变化），会引起整个电路中各部分电流、电压变化，此类问题应在引起整个电路中