第二章《电路》重点知识集锦.doc

第二章电路重点知识集锦一、电流1.电流的概念电荷的定向移动形成电流。电荷:可以是一切带电体。例如电子，正、负离子等。金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子。液体导电时定向移动的电荷是正离子和负离子。气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。2.形成电流的条件RI外I内电路中存在能够自由移动的电荷。电路两端存在着电压。3.电流的方向规定:正电荷移动方向(负电荷移动方向的相反方向)为电流方向外电路中电流方向从电源正极流向负极(电场力做功推动电荷移动)内电路中电流方向从电源负极流向正极(内电路是非静电力克服电场力移动电荷)4.电流强度(描述电流强弱，简称电流)定义:通过导体横截面的电量和通过此电量所用时间的比值，叫做电流强度。定义式：。方向：前面所述的电流方向，但电流强度是标量。国际单位：安培，符号是A。是基本单位之一。常用单位有mA、A等。1A1Cs103mA106A。evsI测量:金属中电流：。其中：n是单位体积内自由电子数；e是电子电量；s是导体横截面积；v是电子定向移动速率。电解液中的电流强度：。其中q+、q分别是正负离子的带电量。二、电阻（反映导体对电流阻碍作用）1.电阻概念定义:导体两端电压和导体上电流的比值，叫做导体的电阻，即国际单位:欧姆，符号为。常用单位为k、M。11VA103k106M电阻是导体本身的属性。由导体的材料、长度、粗细、温度共同决定，和导体两端的电压U、导体上流过的电流强度I无关。2.电阻定律内容:在温度不变时，导体电阻R跟导体长度L成正比，跟导体横截面积S成反比公式:。适用条件:温度一定、粗细均匀的导体或浓度均匀的电解液。3.电阻率：反映导电性能的好坏，计算公式：物理意义：某种材料的电阻率 在数值上等于这种材料制成的长度为1m，横截面积为1m2的导体的电阻的大小。单位是:欧姆米(m)。的决定因素:和导体材料有关。温度一定时，同一材料的是常数。不同材料不同。即和导体的粗细、形状无关。纯金属电阻率较小(银电阻率最小)，合金电阻率较大金属的电阻率随温度升高而增大。绝缘材料电阻率随温度升高而急剧减小。4.滑线变阻器在电路中的应用限流作用变阻器串联在电路中，通过改变接入电路电阻丝长度，限制电路电流。闭合电键前应先将接入的电阻调到最大。RRLPU灯泡RL上电流范围分压作用用电器和变阻器的一部分并联，通过改变并联部分电阻值，改变用电器两端电压。PRLRU闭合电键前应先将分压电阻调到最小。灯泡RL上电压范围5.半导体导电性能介于导体和绝缘体之间的物体，称为半导体。半导体的电阻会随温度的升高而减小，用此特性可做成热敏电阻。半导体的电阻会随压强、光照等条件变化而改变，利用此特性可做成压敏、光敏电阻在半导体中加入其它微量杂质可使半导体的导电性能发生明显改善，利用这个特性可以做成晶体管。三、部分电路欧姆定律1.部分电路欧姆定律内容:导体上流过的电流I和导体两端的电压U成正比，和导体的电阻R成反比。数学表达式:（I、U、R具有“同体性”和“同时性”）适用条件:2.公式变形的物理含义UIR:导体两端的电压U等于导体上流过的电流强度I与导体电阻R的乘积。:导体电阻R可利用导体两端电压U与导体上的电流强度I的比值来计算。3.实验：伏安法测电阻测量原理:用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出电阻上的电流强度I，利用部分电路欧姆定律求出电阻R。两种接法Ux外接法IARVUVRxIxIVAVUA内接法IxIARVUVAVUxRx外接法:,即内接法:,即接法的选择外接法内接法abRxAVSS设当待测电阻为时，两种接法相对误差相等，即 ，化简可得 ,解得: 所以有试触法：如果不知道的大概值，可采用试触法。将电路接成图示电路，空出电压表一个接头S，然后将S分别与a、b两点接触一下，观察电压表和电流表示数的变化情况I/AU/V0R1R2R1R24.伏安特性曲线用横坐标表示导体两端的电压U，用纵坐标表示导体上流过的电流强度I，画出导体的UI关系图线，称为导体的伏安特性曲线。I/AU/V0半导体气体金属导体的伏安特性曲线为过坐标原点的倾斜直线，直线的斜率为电阻的倒数。曲线越陡，电阻越小。部分电路欧姆定律成立时，伏安特性曲线是直线，电器零件称线性元件。对气体和半导体导电，欧姆定律不再适用，其伏安特性曲线为曲线。称为非线性元件5.二极管是利用半导体材料制成的一种电子器件。符号如图所示。正向导通：当二极管正极接高电势，负极接低电势(称加正向电压)时，二极管的电阻较小，电流较大，称为正向导通。I/AU/V0反向截止：当二极管正极接低电势，负极接高电势(称加反向电压)时，二极管的电阻很大，电流很小，称反向导通。二极管具有单向导电性。二极管的伏安特性曲线四、闭合电路欧姆定律1.电源电源是维持两极间的电压不为零的装置，也是把其它形式的能量转化为电能的装置。电源的电阻称为内电阻，常用r表示。电源是能源，但电源不能创造能量，只是把其它形式的能量转化为电能。2.电动势E描述电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量。等于将1C正电荷从负极通过电源内部移到正极时，将其它形式能量转化为电能量电动势数值上等于电源开路时，电源两端的电压值。电动势取决于电源的本身的构造，和电路是否接通、外电路如何连接无关。电动势是标量。其“方向”是指电源内部电流的方向，从电源的负极指向电源的正极。3.全电路(闭合电路)欧姆定律内容：闭合电路中的总电流和电源电动势大小成正比，和电路总电阻成反比。表达式:、外电压(路端电压)：、内电压：IU0Ek=r4.电源的伏安曲线电源的路端电压U与电路中的总电流I的关系图线。横坐标表示电路的总电流，纵坐标表示电源的路端电压。坐标原点为(0,0)时图线特点UIU0k=rI0EIUU0k=r0I坐标原点为(I0,0)时图线的特点：图线在纵轴上的截距为电流I0时的路端电压，其余同。坐标原点为(0，U0)时图线的特点：图线在横轴上的截距为路端电压为U0时的电流，其余同5.内电压和外电压与外电阻的关系0EIU五、电功和电功率1.电功电流所做的功，亦即电场力对电荷所做的功。对任何用电器，电功都为 WqU= IU单位在纯电阻电路中有。即在纯电阻电路中三个表达式是等效的在非纯电阻电路中。2.电功率(反映电路中电流做功快慢的物理量)定义:电流所做功和完成此功所用时间的比值。定义式:(普适式)单位说明3.焦耳定律:电流通过导体时所产生的热量Q和通过导体的电流强度的平方I2、导体电阻R、通电时间t的乘积成正比。表达式：QI2Rt(普适的实验定律)4.电功和电热的关系纯电阻电路非纯电阻电路I/AP/W0P电=IEP内=I2r5.闭合电路的电功率电源的功率输出功率：电源消耗功率：6.电源的最大输出功率输出功率和外电阻的关系：PR0rR1R2当Rr时，输出功率最大， (E和r恒定)电源输出功率图线:由图线可知：在不同的外电阻R1、R2情况下，电源的输出功率P可能相同，：R1、R2和电源内电阻的关系/100%R0100电源效率和效率图线:由此可知六、串联电路R1R2R3I1I2I3U1U2U31.串联电路的基本特点串联电路中的各个电阻上流过的电流相等，都等于总电流。即I总I1I2I3.=In 。串联电路的总电压等于各个电阻上的电压之和。即U总U1+U2+U3+Un 。2.串联电路的总电阻等效电阻: R总R1+R2+R3+R4+Rn，大于任何一个分电阻3.串联电路电压分配规律:电压和电阻值成正比。4.串联电路功率分配规律:电功率和电阻值成正比。U1I1R1U2I2R2U3I3R3总功率P1+P2+P3+P4+Pn 。七、并联电路1.并联电路的基本特点并联电路中各个电阻上的电压相等，都等于总电压。即U1U2U3=Un并联电路的总电流等于各个电阻上的电流之和。即I1+I2+I3+In2.并联电路的总电阻等效电阻总电阻。当R1R2R3RnR时，。并联电阻的总电阻比任何一个分电阻都小由可知，当时，有。即：大电阻和小电阻并联，总电阻接近小电阻。由知:当时,当时,3.并联电路电流分配规律:电流和电阻值成反比。4.并联电路功率分配规律:电功率和电阻值成反比。八、电路的分析与计算1.计算电流强度的三种途径利用干路电流和支路电流关系：用欧姆定律来计算：、利用电功率和电流强度的关系计算：、2.动态分析类问题分析方法3.含容电路类问题4.电路故障类问题分析方法九、电表的改装1.灵敏电流表是测量微弱电流的仪表，又称灵敏电流计、电流表头等。能测量的最大电流(用Ig表示)只有几十到几百微安。内电阻(用Rg表示)一般只有几十到几百欧姆。测量的最大电压(用Ug表示) UgIgRg，也较小。2.电压表U2RRgU1UV图39电压表是由电流表头和分压电阻串联而成。如图39所示。电压表的示数实际上是电流表头上的电压U1和分压电阻R上的电压U2之和。分压电阻R和量程扩大倍数n的关系一般来说，即电压表是由电流表头串联一个高值分压电阻组成的。电压表内电阻为。由此可知：电压表量程扩大为原量程的n倍，则电压表内电阻也变为原值的n倍。3.电流表电流表是由电流表头和分流电阻并联而成。如图40所示。电流表的示数实际上是电流表头上流过的电流I1和分流电阻r上流过的电流I2之和。I2图40IARgI1r电流表的分流电阻r和扩大倍数n的关系一般来说，电流表是由电流表头并联一个低值分流电阻组成的。电流表内阻为。由此可知：电流表量程扩大为原值n倍，则电流表内阻也变为原值的。4.双量程电表U2mU1m+R2R1GRgIg双量程电压表I2mI1m+R2R1RgGIg双量程电流表图42图41双量程电表的原理图如图41和图42所示双量程电流表的工作原理双量程电压表的工作原理黑笔图50红笔R0ErIgRgG十二、多用表1.欧姆表（直接测量电阻的电表）欧姆表的构成示意图，如图50所示。红表笔接电源负极，黑表笔接电源正极。工作