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

7 1电路的基本概念部分电路 1 电荷的定向移动形成电流 一 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i q 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i q t t为环绕周期 1 如图所示的电解池接入电路后 在t秒内有n1个一价正离子通过溶液内某截面s 有n2个一价负离子通过溶液内某截面s 设e为元电荷 以下说法正确的是 a 当n1 n2时 电流为零b 当n1 n2时 电流方向从a b 电流为c 当n1 n2时 电流方向从b a 电流为d 电流方向从a b 电流为 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 微观表达式 对于金属导体有i 其中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 这个公式只适用于金属导体 nqvs 公式中的v是电子定向移动的平均速率 约为10 5m 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c 3 108m 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0k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 r u i与r l 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 当用电器的电阻rl远大于滑动变阻器的最大值r0 且实验要求的电压变化范围较大 或要求测量多组数据 时 必须采用分压接法 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 仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时 可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法 2 下列情况可选用限流式接法 测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节 只是小范围内测量 且rl与r0接近或rl略小于r0 采用限流式接 电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小 不能满足分压式接法的要求时 采用限流式 3 两根完全相同的金属裸导线 如果把其中的一根均匀地拉长到原来的两倍 把另一根对折后绞合起来 然后给它们分别加上相同的电压 则在相同时间内通过它们的电荷量之比为 a 1 4b 1 8c 1 16d 16 1 c 4 如图所示 厚薄均匀的矩形金属片 边长ab 10cm bc 5cm 当a与b之间接入的电压为u时 电流为1a 若c与d间接入的电压为u时 其电流为 a 4ab 2ac 0 5ad 0 25a a 三 部分电路欧姆定律 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 w qu uit 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 q i2rt 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 用电器正常工作条件下所加的电压叫做额定电压 额定电压时消耗的功率是额定功率 即p额 i额 u额 2 实际功率是指用电器在实际电压下消耗的功率 即p实 i实 u实 p实不一定等于p额 若u实 u额 则p实 p额 用电器可能被烧毁 注意 有电动机的电路不一定是非纯电阻电路 当电动机不转动时 仍为纯电阻电路 欧姆定律仍适用 电能全部转化为内能 只有在电动机转动时才为非纯电阻电路 u ir 欧姆定律不适用 此时大部分电能转化为机械能 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 220v 40w 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年江苏盐城模拟 用如图所示的实验电路研究微型电动机的性能 当调节滑动变阻器r 让电动机停止转动时 电流表和电压表的示数分别为0 50a和2 0v 重新调节r 使电动机恢复正常运转时 电流表和电压表的示数分别为2 0a和24v 则这台电动机 不计温度对电阻的影响 a 正常运转时的输出功率为32wb 正常运转时的输出功率为48wc 正常运转时的发热功率为1wd 正常运转时的发热功率为47w a 8 一台电风扇 内阻为20 接上220v电压后正常工作 消耗功率66w 求 1 电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少 2 电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少 转化为内能的功率是多少 电动机的效率是多少 3 如果接上电源后 电风扇的扇叶被卡住 不能转动 这时通过电动机的电流以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少 答案 1 0 3a 2 64 2w1 8w97 3 3 11a2420w2420w 五 串联电路和并联电路 1 串联电路的特点 2 并联电路的特点 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 rb 1 2rc r 4d 4r 9 一个t型电路如图所示 电路中的电阻r1 10 r2 120 r3 40 另有一测试电源 电动势为100v 内阻忽略不计 则 a 当cd端短路时 ab之间的等效电阻是40 b 当ab端短路时 cd之间的等效电阻是40 c 当ab两端接通测试电源时 cd两端的电压为80vd 当cd两端接通测试电源时 ab两端的电压为80v ac 六 小量程电流表g 表头 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 线圈在磁场力作用下带动指针一起偏转 电流越大 指针偏角越大 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 小量程电流表g 表头 的改装 2 参数 内阻rg 满偏电流ig 满偏电压ug 关系是ug igrg 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 如果两个电流表的满偏电流ig均为3ma 内阻rg均为100 欲将其改装成量程分别为3v和15v的电压表 则 1 分别串联的电阻r1和r2有多大 2 将改装后的电压表串联后测电路