山东省冠县武训高级中学高三物理复习课件：7.1电路的基本概念部分电路.ppt

7、1 电路的基本概念 部分电路 高三总复习 选修3-1 zxxk 1、电电荷的定向移动动形成电电流 一、电电流 金属导体中的自由电荷是自由电子；电解液中是正、负离子 规定：正电荷定向移动的方向为电流方向.2、电流方向 电源外部电路中电流方向由电源正极（高电势点）流向电 源负极（低电势点），是电场力做功.在电源内部电流方向由 电源负极（低电势点），流向电源正极（低电势点），是非 静电力做功. 3.电流强度(I) (1)物理意义：是描述电流强弱的物理量. (2)公式IQ/t.单位时间流过导体横截面的电量。 注意：电流有方向，但是标量 环形电流IQ/T，T为环绕周期 1如图图所示的电电解池接入电电路后，在t秒内有n1个一价正 离子通过过溶液内某截面S，有n2个一价负负离子通过过溶液内某截 面S，设设e为为元电电荷，以下说说法正确的是( ) A当n1n2时时，电电流为为零 B当n1n2时时，电电流方向从AB，电电流为为 C当n1n2时时，电电流方向从BA，电电流为为 D电电流方向从AB，电电流为为 D 电解液中Q=|Q+|+|Q-| 4、单位：安培(A).是国际单位制中的7个基本单位之一. 1安(A)103毫安(mA)106微安(A). 5微观观表达式：对对于金属导导体有I_，其中n为单为单 位体积积 内的自由电电子个数，S为导线为导线 的横截面积积，v为为自由电电子的定向 移动动速率，这这个公式只适用于金属导导体 nqvS 公式中的v是电子定向移动的平均速率(约为105m/s)，不是 电子做热运动的速度(约为105m/s)，也不是电流的传播速率( 为光速c3108m/s). 注意：此式是金属导体中电子流动时的电流决定式； 4.电流的分类 (1)交流电：电流的大小和方向随时间作周期性变化的电流. (2)直流电：电流方向不随时间变化的电流. (3)恒定电流：电流的大小和方向都不随时间变化的电流. 产生恒定电流的条件是：导体两端电压保持恒定. 2横截面的直径为d、长为l的导线，两端电 压为U，当这三个量中一个改变时，对自由电 子定向运动的平均速率的影响是( ) A电压U加倍，自由电子定向运动的平均速 率不变 zxxk B导线长度l加倍，自由电子定向运动的平 均速率加倍 C导线横截面的直径加倍，自由电子定向运 动的平均速率不变 D以上说法均不正确 C 二、电阻定律 是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率单位是 m. 1、纯金属的电阻率小，合金的电阻率大于组成它的任何一种 金属的电阻率材料的电阻率与温度的关系为： (1)金属的电阻率随温度的升高而增大 (2)半导体的电阻率随温度的升高而减小 (3)有些物质当温度接近0 K时，电阻率突然减小到零这种 现象叫超导现象，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，氧化物的 转化温度较高，称为高温（相对较高的低温）超导体 在温度不变的情况下，导体的电阻R跟它的长度成正比，跟 它的横截面积成反比L为沿电流方向的长度。 热敏特性、光敏特性、搀杂特性 2、RU/I与Rl/S的比较 3.滑动变阻器 (2)原理：利用改变连入电路的电阻丝的长度来改变电阻. （1)构造：AB是一根纯金属杆，其电阻可视为零.CD是电阻较大 、长度较长且均匀的电阻丝，P是滑片，能将AB杆与电阻丝连通 .若将AB直接接入电路当中，其电阻为零； 接法选择 接法选择 当用电电器的电电阻RL远远大于滑动变动变 阻器的最大值值R0，且 实验实验 要求的电压变电压变 化范围较围较 大（或要求测测量多组组数据）时时 ，必须须采用分压压接法 （1）下列三种情况必须选用分压式接法 要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调 节 若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小 值仍超过RL的额定值时，只能采用分压 如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路）， 即大范围内测量时，必须采用分压接法 没有很高的要求，仅仅从安全性和精确性角度分析两者均可 采用时时，可考虑虑安装简简便和节节能因素采用限流式接法 （2）下列情况可选用限流式接法 测测量时电时电 路电电流或电压电压 没有要求从零开始连续调节连续调节 ，只是小范围围内测测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限 流式接 电电源的放电电电电 流或滑动变动变 阻器的额额定电电流太小，不能 满满足分压压式接法的要求时时，采用限流式 3、两根完全相同的金属裸导线导线 ，如果把其中的一根均匀地 拉长长到原来的两倍，把另一根对对折后绞绞合起来，然后给给它 们们分别别加上相同的电压电压 ，则则在相同时间时间 内通过过它们们的电电荷 量之比为为( ) zxxk A14 B18 C1 16 D161 C 4、如图所示，厚薄均匀的矩形金属片，边长ab10 cm，bc 5 cm，当A与B之间接入的电压为U时，电流为1 A，若C与D 间接入的电压为U时，其电流为( ) A4 A B2 A C0.5 A D0.25 A A 三、部分电电路欧姆定律 导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比 1适用范围：适用于金属导电和电解液导电，对于气体导电 不适用 适用纯电阻电路(不含电源、电动机、电解槽) 2伏安特性曲线：通过导体中的电流I跟加在两端的电压U 的关系图如图所示 (1)线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用于欧姆定 律 (2)非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件，不适用 于 欧姆定律 3、线性元件 图线a、b表示线性元件图线c、d表示非线性元件 3、线性元件 说明：利用物理图象求斜率时，切忌运用直线倾角的正切 来求，因为物理图象坐标轴单位长度是可以表示不同大小 的物理量，不同I-U图象上表示同一电阻的伏安特性曲线 时，直线倾角可能不同. 答案： C 99 17.5 6、两个额定电压为220V的白炽灯L1和L2的U-I特性曲线如图 所示.L2的额定功率约为 W；现将L1和L2串联后接 在220V的电源上，电源内阻忽略不计.此时L2的实际功率约为 W . 四、电功、电热和电功率 1电功 (1)实质：电场电场 力对电荷做正功是电势能转化为其他形式的 能的过程 (2)公式：WqUUIt，这是计算电功普遍适用的公式 2电热 (1)定义：电流流过一段导体时产生的热量 (2)公式：QI2Rt(焦耳定律) 3电功率 (1)定义：单位时间内电流做的功叫电功率 (2)公式：P UI (计算电功率普遍适用的公式) 对于纯电阻 普遍适用 4、电功与电热的关系 总之，从能量守恒的角度看，电功是电能转化为其他形式 的能的总和，电热是电能中仅转化为内能的部分，二者不同 5用电器的额定功率和实际功率 (1)用电电器正常工作条件下所加的电压电压 叫做额额定电压电压 ，额额定 电压时电压时 消耗的功率是额额定功率，即P额 额I额额U额额 (2)实际实际 功率是指用电电器在实际电压实际电压 下消耗的功率，即P实 实 I实 实U实实，P实实不一定等于P额额，若U实实U额额，则 则P实 实P额额， 用电电器可能被烧烧毁 注意：有电动电动 机的电电路不一定是非纯电纯电 阻电电路，当电电 动动机不转动时转动时 ，仍为纯电为纯电 阻电电路，欧姆定律仍适用，电电能 全部转转化为为内能只有在电动电动 机转动时转动时 才为为非纯电纯电 阻电电路 ，UIR，欧姆定律不适用，此时时大部分电电能转转化为为机械能 额定电压、额定功率是用电器的重要参数，分别表示用电 器正常工作电压和在正常电压下用电器的功率例：“220 V,40 W”的白炽灯 用电器的工作电压不一定等于额定电压，用电器的实际 功率不一定等于额定功率 7(2011年江苏盐苏盐 城模拟拟)用如图图所示的实验电实验电 路 研究微型电动电动 机的性能当调节调节 滑动变动变 阻器R，让让 电动电动 机停止转动时转动时 ，电电流表和电压电压 表的示数分别别 为为0.50 A和2.0 V；重新调节调节 R，使电动电动 机恢复正常 运转时转时 ，电电流表和电压电压 表的示数分别为别为 2.0 A和24 V则这则这 台电动电动 机(不计计温度对电对电 阻的影响)( ) A正常运转时转时 的输输出功率为为32 W B正常运转时转时 的输输出功率为为48 W C正常运转时转时 的发热发热 功率为为1 W D正常运转时转时 的发热发热 功率为为47 W A 8、一台电风电风 扇，内阻为为20 ，接上220 V电压电压 后正常工作 ，消耗功率66 W，求： (1)电风电风 扇正常工作时时通过电动过电动 机的电电流是多少？ (2)电风电风 扇正常工作时转时转 化为为机械能的功率是多少？转转化为为 内能的功率是多少？电动电动 机的效率是多少？ (3)如果接上电电源后，电风电风 扇的扇叶被卡住，不能转动转动 ，这这 时时通过电动过电动 机的电电流以及电动电动 机消耗的电电功率和发热发热 功率 是多少？ 【答案】 (1)0.3 A (2)64.2 W 1.8 W 97.3% (3)11 A 2420 W 2420 W 五、串联电联电 路和并联电联电 路 1串联电路的特点 2并联电联电 路的特点： D 9、如图所示，P为一块均匀的半圆形薄电阻合金片，先将它 按图甲方式接在电极A、B之间，测出电阻为R，然后再将它按 图乙方式接在C、D之间，这时P的电阻为( ) A.R B.1/2R C.R/4 D.4R 9、一个T型电电路如图图所示，电电路中的电电阻R110 ，R2 120 ，R340 .另有一测试电测试电 源，电动势为电动势为 100 V，内阻 忽略不计计则则( ) A当cd端短路时时，ab之间间的等效电电阻是40 B当ab端短路时时，cd之间间的等效电电阻是40 C当ab两端接通测试电测试电 源时时，cd两端的电压为电压为 80 V D当cd两端接通测试电测试电 源时时，ab两端的电压为电压为 80 V AC 六、小量程电电流表G(表头头)的改装 1、表头的构造和原理 (1)构造：永磁铁，放入其中的可转动的线圈 （2)原理：电流表和电压表都是由表头改装而成的其中的 辐向磁场，保证线圈转动时，磁场情况不变，如上图 表头用符号表示 当电流流经线圈时，线圈因受安培力而转动，弹簧通过 转轴阻碍线圈的转动，线圈停止转动时，线圈转过的角度 I，所以根据表头指针偏转的角度可以测出电流的大小， 且刻度是均匀的 线线圈在磁场场力作 用下带动带动 指针针一起 偏转转，电电流越大， 指针针偏角越大，且 I 1、当电流通过 线圈时导线受到 安培力的作用线 圈转动，螺旋弹 簧扭转，安培力 越大，弹簧型变 量越大，角度越 大。 2、电流反向， 扭转反向，指针 偏转反向。 六、小量程电电流表G(表头头)的改装 改 装 类类 型 电压电压 表 串联电联电 阻分压压 UIg(RgR) 所以R Rg 大量程 电电流表 并联电联电 阻分流 IgRg(IIg)R 所以R Rg 2、参数 内阻Rg，满满偏电电流Ig，满满偏电压电压 Ug，关系是UgIgRg 3、改装 注意：当电流表和电压表不能看成理想的电表时，电流 表看成一个小电阻，电压表看成一个大电阻 4、半偏法测内阻 具体实验步骤如下 （1）如图所示的方式连接电路。 （2）合上开关S1，调整R的阻值，使电流表的指针偏转到满 刻度。 （3）合上开关S2，调整R的阻值，使电流表的指针偏转到 满刻度的一半。 （4）记下此时的电阻箱的阻值R=rg。 （5）系统误差偏小 （6）校准 C 13.如果两个电电流表的满满偏电电流Ig均为为3 mA，内阻Rg 均为为100，欲将其改装成量程分别为别为 3 V和15 V的 电压电压 表，则则：(1)分别别串联联的电电阻R1和R2有多大？(2) 将改装后的电压电压 表串联联后