恒定电流_知识点.doc

恒定电流第一单元 基本概念和定律知识目标一、电流、电阻和电阻定律1电流：电荷的定向移动形成电流（1）形成电流的条件：内因是有自由移动的电荷，外因是导体两端有电势差（2）电流强度：通过导体横截面的电量Q与通过这些电量所用的时间t的比值。I=Q/t；假设导体单位体积内有n个电子，电子定向移动的速率为V，则I=neSv；假若导体单位长度有N个电子，则INev表示电流的强弱，是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向单位是：安、毫安、微安1A=103mA=106A2电阻、电阻定律 （1）电阻:加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值.R=U/I,导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与U.I无关.(2)电阻定律:导体的电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比. RL/S(3)电阻率:电阻率是反映材料导电性能的物理量，由材料决定,但受温度的影响电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m,横截面积为1m2的柱形导体的电阻.单位是:m.3半导体与超导体(1)半导体的导电特性介于导体与绝缘体之间,电阻率约为105m 106m(2)半导体的应用:热敏电阻:能够将温度的变化转成电信号,测量这种电信号,就可以知道温度的变化.光敏电阻:光敏电阻在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中起到自动开关的作用.晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电路.半导体可制成半导体激光器、半导体太阳能电池等.（3）超导体超导现象：某些物质在温度降到绝对零度附近时,电阻率突然降到几乎为零的现象.转变温度(TC):材料由正常状态转变为超导状态的温度应用:超导电磁铁、超导电机等二、部分电路欧姆定律 I=U/R1、导体中的电流I跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻R成反比。 I=U/R2、适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件3、导体的伏安特性曲线:研究部分电路欧姆定律时,常画成IU或UI图象,对于线性元件伏安特性曲线是直线,对于非线性元件,伏安特性曲线是非线性的.注意：我们处理问题时，一般认为电阻为定值，不可由R=U/I认为电阻R随电压大而大，随电流大而小I、U、R必须是对应关系即I是过电阻的电流，U是电阻两端的电压三、电功、电功率 1电功:电荷在电场中移动时,电场力做的功WUIt，电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程.2电功率:电流做功的快慢,即电流通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功率,P=UI3焦耳定律:电流通过一段只有电阻元件的电路时，在 t时间内的热量Q=I2Rt纯电阻电路中WUIt=U2t/R=I2Rt，P=UI=U2/R=I2R非纯电阻电路WUIt，P=UI4电功率与热功率之间的关系纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等非纯电阻电路：电机、电风扇、电解槽等，其特点是电能只有一部分转化成内能【例1】直流电动机线圈的电阻为R，当电动机工作时通过线圈的电流是I，此时它两端的电压为U，则电动机的输出功率为（ ） AUI；BIUI2R C、IU一I2R； DU2R点评：（l）处理该类题目首先应当注意这是非纯电阻电路（2）这里的输入功率UI=转化成机械能的功率十转化成内能的功率规律方法 1电功、电功率的计算(1)用电器正常工作的条件：用电器两端的实际电压等于其额定电压.用电器中的实际电流等于其额定电流用电器的实际电功率等于其额定功率 由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程(2)用电器接入电路时：纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁.【例2】微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上03V的电压时，通过的电流为03A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为20V时，电流为08A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？试题展示1、一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36 W与36 V。若把此灯泡接到输出电压为18 V的电源两端，则灯泡消耗的电功率 （ ）A等于36 W B、小于36 W，大于9 WC等于9 W D小于9 W2一台直流电动机额定电压为100 V，正常工作时电流为20 A，线圈内阻为0.5 ，那么在1 min内A电动机线圈产生的热量为1.2104 J电动机消耗的电能为1.2104 JC电动机对外做功1.2105 JD、电源输入给电动机的功率为2.0 kW3、有一内电阻为4.4的电解槽和一盏标有“110V60W”的灯炮串联后接在电压为220V的直流电路两端，灯泡正常发光，则( ) A.电解槽消耗的电功率为120W B.电解槽的发热功率为60W C、电解槽消耗的电功率为60WD.电路消耗的总功率为60W4、 有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A。求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在发动机的发热功率是多大？ 第二单元 串并联及混联电路知识目标一、串联电路电路中各处电流相同I=I1=I2=I3=串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和.U=U1+U2+U3串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和，即R=R1R2Rn串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比，即串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即二、并联电路并联电路中各支路两端的电压相同U=U1=U2=U3并联电路子路中的电流等于各支路的电流之和I=I1I2I3=并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。=+，当并联电路是由n个相同的电阻R并联而成时，总电阻R总= ；当并联电路只有两个支路时，则总电阻为R总= 并联电路中通过各个电阻的电流踉它的阻值成反比，即I1R1I2R2=InRn= U并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即P1R1=P2R2=PnRn=U2【例1】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. R/2 C. R/4 D、4R 点评：巧妙选取相同的电阻，运用电阻的串并联特点来分析是解决此题的特点【例2】如图中三个R1、R2、R3，电流表的内阻忽略不计，则通过三个电阻的电流强度之比和两个电流表读数之比各为多少？【例3】图中电源电压U5 V，内阻不计，V1、V2、V3、三个电压表的内电阻相同，其中V1、V2的读数分别为3V、2V，试求电压表V3的读数点评：电压表的示数为本身的电压值，此题是把三个电压表当成三个相同的电阻来讨论的【例4】如图所示，A、B两点间的电压为U，C1= nC2，两个完全相同的电压表的示数分别为： AU1U/（n1），U2=nU/（n1）； B、U1U/2，U2=U/2； CU1nU/（n1），U2=U/（n1）； D无法判断两电压表的示数 电容器两端的电压不能用电压表来测量，只能用静电计测量，不要把电压表看成是测电压的，【例5】图中的 A为理想电流表，V1和V2为理想电压表，R1为定值电阻，R2为可变电阻，电池E内阻不计，下列说法中不正确的是 AR2不变时，V2读数与A读数之比等于R1 B、R2不变时，V1读数与A读数之比等于R1 C、R2改变一定量时，V2读数的变化量与V1读数变化量之和一定为零 DR2改变一定量时，V2读数的变化量与V1读数变化量之和不一定为零规律方法 1、电路结构分析电路的基本结构是串联和并联，分析混联电路常用的方法是： 节点法：把电势相等的点，看做同一点回路法：按电流的路径找出几条回路，再根据串联关系画出等效电路图，从而明确其电路结构 其普遍规律是:凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点）。在外电路，沿着电流方向电势降低。凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。不加声明的情况下，不考虑电表对电路的影响。【例6】如图所示，四个相同的表头分别改装成两个安培表和两个伏特表。安培表A1的量程大于A2的量程，伏特表V1的量程大于V2的量程，把它们按图接入电路，则安培表A1的读数 安培表A2的读数；安培表A1的偏转角 安培表A2的偏转角；伏特表V1的读数 伏特表V2的读数；伏特表V1的偏转角 伏特表V2的偏转角；【例7】将两个相同的表头，分别改装成一只电流表和一只电压表，一个同学在做实验时误将这两个表串联起来，则A.两表指针都不偏转 B.两表指针偏角相同C.电流表指针有偏转，电压表指针几乎不偏转D、电压表指针有偏转，电流表指针几乎不偏转【例8】电源的电动势和内阻都保持一定，现用两个不同的电压表先后直接接到电源的两极上，电压表的读数是U1，电压表的读数是U2，已知电压表的内阻依次是R1、R2，且R1R2，那么由于两电压表内阻不同，将是A.U1一定小于U2 B、U1一定大于U2C.若将两个电压表同时并接在电源的两极时，读数一定不同D、若将两个电压表串联后接在电源的两极时，两电压表读数之和一定大于U1试题展示1以下关于电流表与电压表的说法中，正确的是A都是用电流表G与电阻并联改装而成的B都是用电流表G与电阻串联改装而成的C、它们本身都有内阻，只是电流表的内阻一般很小，而电压表的内阻一般很大D电流表的内阻肯定比用来改装的电流表G的内阻大，而电压表的内阻肯定比用来改装的电流表G的内阻小2以下说法中，正确的是A采用伏安法测电阻时，只要仪器选得正确，可保证没有系统误差B、用伏安法测电阻，不论是用电流表外接法，还是电流表内接法，都存在系统误差C用欧姆表测电阻，既准确又方便D伏安法测电阻，存在系统误差的原因是由于电流表的分压3如图所示，两个电阻的阻值均为100 ，A、B两端的电压保持12 V不变，现用一个内阻为1.45 k的电压表去测量某个电阻两端的电压，读数为A6 V B、5.8 VC5.2 V D6.8 V4经过精确校准的电压表V1和V2当分别用来测量某线路中电阻R两端a、b间的电压时，如图所示，读数依次为12.7 V和12.3 V，则a、b间的实际电压略大于12.7 Va、b间的实际电压略小于12.3 V电压表V1的内阻大于V2的内阻电压表V1的内阻小于V2的内阻以上判断正确的是A、 BC D5有一个电压表的量程为3 V，内阻为900 ，由于没有电流表，需要将其改装成一个量程为0.6 A的电流表，则应该_联一个阻值为_的电阻，当用改装好的电流表去测某一电流时，指针的读数为1.2 V，则对应的电流为_A【答案】 并；5；0.246如图所示，R1与R2串联，它们两端的电压恒定，用同一个电压表分别测得R1和R2两端的电压为U1和U2，则U1U2_（R1与R2为已知量）【答案】 R1R27有一未知电阻Rx，为了较准确地测出电阻值，先后用如图所示的甲、乙两种电路进行测试，利用甲电路测得的数据为2.7 V、5.0 mA，利用乙电路测得的数据为2.8 V、4.0 mA，那么该电阻测量值较准确的数值等于_，测量值与真实值的偏差情况是_【答案】 700；比真实值偏大8如图所示，电压表V1和V2的读数都是3.5 V，如果对调这两个电压表，则V1的读数为3.0 V，V2的读数为4.0 V，求这两个电压表的内阻（不计电源内阻）【答案】 R1240 ；R2300 9一只量程为15 V的电压表，串联一个3 k的电阻后，再去测量实际电压为15 V的路端电压时，电压表示数为12 V，那么这只电压表的内阻是_k用这串联着3 k电阻的电压表测量某段电路两端电压时，如果电压表的示数为4 V，则这段电路的电压实际为_V【答案】 12；510如图所示，将一个改装的电流表接入电路进行校准，发现待测表的读数比标准表的读数偏大一些，如表头的IG是准确的，出现的误差可能是下述哪种原因引起的RG的测量值比真实值偏大RG的测量值比真实值偏小所并联的R并比公式R并计算出的R并小所并联的R并比公式R并计算出的R并大以上判断正确的是A B C、 D11某个分压电阻串接在电压表上，使测量电压的量程扩大到n倍；另一个分压电阻串接在电压表上，量程扩大到m倍如果把这两个电阻并联后再串接到该电压表上，它的量程将扩大到A、倍 B倍 C（mn）倍 Dmn倍 第三单元 闭合电路欧姆定律知识目标一、电源1电源是将其它形式的能转化成电能的装置2电动势：非静电力搬运电荷所做的功跟搬运电荷电量的比值，E=W/q。表示电源把其它形式的能转化成电能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。单位：V3电动势是标量要注意电动势不是电压；二、闭合电路的欧姆定律(1)内、外电路内电路：电源两极（不含两极）以内，如电池内的溶液、发电机的线圈等内电路的电阻叫做内电阻外电路：电源两极，包括用电器和导线等外电路的电阻叫做外电阻(2) 闭合电路的欧姆定律内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比，即I=E/（R+r）UEOR由EUIr可知，电源电势能等于内外压降之和；适用条件：纯电阻电路(3)路端电压跟负载的关系路端电压：根据UIRER/（Rr）E/(1+r/R)可知，当R增大时，U增大；当R减小时，U减小。表示为UR图象如右U一I关系图由闭合电路欧姆定律知：UEIr , 路端电压随着电路中电流的增大而减小； U一I关系图线如图示当电路断路即I0时，纵坐标的截距为电动势E；当外电路电压为U0时，横坐标的截距I短=E/r为短路电流；图线的斜率的绝对值为电源的内电阻(4).闭合电路的输出功率功率关系：P总=EI=U外I十U内I= UII2r，电源的输出功率与电路中电流的关系:P出=EII2r当时,电源的输出功率最大，电源的输出功率与外电路电阻的关系:当Rr时也即I=E/2r时,电源的输出功率最大, 由图象可知，对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻Rl和R2，不难证明由图象还可以看出：当Rr时，若R增大，则P出减小应注意:对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流大小电源的供电效率【例4】如图所示，直线AOC为某一电源的总功率P总随电流i变化的图线，抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图象若A、B对应的横坐标为2A，那么线段AB表示的功率及I=2A时对应的外电阻是（ ） A2W，05； B4W，2；C2W，l；D6W，2；解析:由图象知，直线OAC表示电源的P总I的关系，即P总=EI在C点，I=3A， P总=9W，所以 E=P总/I=9/3V=3V抛物线OBC表示电源的PrI的关系，即Pr=I2 r，在C点，I3A，Pr=9W，所以rPr/I2=9/32=l根据闭合电路的欧姆定律，当I=2A时，线段AB表示的功率即电源的输出功率，有PAB=UI=I2R=2205=2W规律方法1、 两个UI图象的比较（1） 路端电压与电流的关系：UEIr，可用图甲表示，图象表示在E、r不变的前提下，U随I单调递减，U是I的一次函数，由图甲说明A. 图中表示电流为I1时，路端电压为U1，对应内电压为UB. 过E点的平行于横轴的虚线表示电流为零时，路端电压不随I而改变，且始终等于电源电动势，就是理想电源的情况C. 图线斜率表示电源内阻的大小图中Im表示外电阻等于零（即短路）时，回路中的电流，即ImE/r(2)一段导体两端的电压与通过的电流关系：UIR，可用图乙表示。图象表明在电阻R不变的条件下，U与I成正比，斜率表示导体的电阻U1I1U甲I1UIOU1乙UR1R2U2U1I2I1【例5】将电阻和分别接到同一电池组的两极时消耗的电功率相同电池组向两个电阻供电时的电流分别是和，电池组内阻消耗的功率分别为和，电池组的效率分别是和，电阻两端的电压分别是和若已知电流，则有（A）、（B）、（C）、（D）2、 动态电路变化的分析动态电路变化的分析是根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况，常见方法如下：（1）程序法:基本思路是“部分整体部分” 部分电路欧姆定律各部分量的变化情况。 即R局增大减小R总增大减小I总减小增大U总增大减小I分U分（2）直观法：即直接应用“部分电路中R、I、U的关系”中的两个结论。任一电阻R阻值增大，必引起该电阻中电流I的减小和该电阻两端电压U的增大任一电阻R阻值增大，必将引起与这并联的支路中电流I并的增大和与之串联的各电路电压 U串的减小。 （3）极限法：即因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。（4）特殊值法。对于某些双臂环路问题，可以采取代入特殊值去判定，从而找出结论。【例9】如图所示，安培表为理想电表，电源电动势为6V、内阻为1，滑动变阻器的总电阻为11，电阻R0为3，问当S闭合时，变阻器的滑动触头P在R上滑动时，电流表的读数范围为多少？解析：当S闭合后，电路中的总电流为 I=U1=U0，I1Rap=（II1）R0，I1=当Rap6时，Il有最小值。电流表的读数为Il=18/72=025A 当Rap0时，即滑动触头P位于a端时，I1有最大值。电流表的读数为I1/=18/（7236）=05A 所以电流表的读数范围为 025AI 05A；3、电路中的能量关系的处理要搞清以下概念：(1)电源的功率。电源消耗的功率、化学能转变为电能的功率、整个电路消耗的功率都是指EI或I2（R外r）(2)电源的输出功率、外电路消耗的功率都是指：IU或IE一 I2r或I2R外(3)电源内阻消耗的功率：I2r(4)整个电路中 P电源 P外十P内 电源的效率=所以当R增大时，效率提高当R=r，电源有最大输出功率时，效率仅为50%，效率并不高.【例10】如图所示；电源的电动势为50V电源内阻为10，定值电阻R为14M为直流电动机，电枢电阻R为20。电动机正常运转时，伏特表的读数为35V。求在100s的时间内电源做的功和电动机上转化为机械能的部分是多少。4、含电容器电路的分析与计算 电容器是一个储存电能的元件在直流电路中，当电容器充放电时，电路里有充放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大（只考虑电容器是理想的不漏电的情况）的元件，在电容器处电路看作是断路，简化电路时可去掉它简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点： (1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压 (2)当电容器和用电器并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联用电器两端的电压相等R1 R3R2ECA B BC C C (3)电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充（放）电如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它并联的电路放电电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。R2R1SCR3E r【例11】如图电路中，电源内阻不计.为使电容器的带电量增大，可采取以下哪些方法（ ） A.增大R1; B、增大R2; C.增大R3 D、减小R1【例12】如图所示，E10 V, r1, R1R35 , R24，C100F。当S断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态。求：(1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；(2)S闭合后流过R3的总电荷量。试题展示：1、如图所示，电池的内阻可以忽略示计，电压表和可变电阻器R串联接成通路，如果可变电阻器R的值减为原来的时，电压表的读数由U0增加到2U0，则下列说法正确的是（ ）A、流过可变电阻器R的电流增大为原来的2倍B可变电阻器R消耗的电动率增加为原来的4倍图4C可变电阻器两端的电压减小为原来的D、若可变电阻器R的阻值减小到零，那么电压表的示数为4U02在图4所示的电路中，已知电容C=2F，电源电动势=12V，内电阻不计，R1R2R3R4=1263，则电容器极板a所带电量为（ ）A-810-6CB410-6CC-410-6CD、810-6C3、如图所示，将一电动势E=1.5V，内阻r=1.0的电源和粗细均匀的电阻丝相连，电阻比