高中物理恒定电流复习课件

恒定电流复习 一 电流 1 性质 标量 大小 I Q t 表示单位时间内通过导体横截面的电量 2 方向 规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 导体中电流方向 从电势高处流向电势低处 电源 内部从电势低处流向电势高处 外部从电势高处流向电势低处 3 对于金属导体有I nqvS 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 约10 5m s 远小于电子热运动的平均速率105m s 更小于电场的传播速率3 108m s 二 部分电路欧姆定律 实验定律 1 内容 导体中的电流跟导体两端电压成正比 跟导体的电阻成反比 2 表达式 I U R 变形式 R U I 3 适用条件 金属导电或电解质导电 不适用气体导电 4 伏 安特性曲线 三 电阻定律 1 内容 导体的电阻跟导体的长度成正比 跟它的横截面积成反比 2 表达式 R L S 3 电阻率 与导体的材料和温度有关 一般金属的电阻随温度的升高而增大 某些材料电阻率降低到绝对零度附近时 减小到零 这种现象称为超导 四 电功电功率焦耳定律 实验定律 1 电流做功实质上是电场力推动自由电荷定向移动所做的功 2 电流做功的过程伴随着电能和其它形式的能的转化 3 表达式W UIt 定义式 2 电功率 1 表示电流做功快慢的物理量 2 表达式P UI 定义式 1 电功 3 焦耳定律 实验定律 1 内容 2 公式Q I2Rt 定义式 4 两种电路 1 纯电阻电路 W UIt I2Rt P UI I2R Q I2Rt UIt W 2 非纯电阻电路 含有电动机 电解槽的电路 欧姆定律不再适用 电功W UIt I2Rt 电功率P UI I2R 电热Q I2Rt UIt 五 路端电压 r 讨论 从上式可以看出 R I U外 U内 当R 时 I 0 U外 E U内 0 也称为断路时 R I U外 U内 当R 0时 I E r 短路电流强度 U外 0 U内 E 六 闭合电路的U I图线 右图中a为电源的U I图象 b为外电阻的U I图象 a的斜率的绝对值表示内阻大小 a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势 b的斜率的绝对值表示外电阻的大小 两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压 该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率 当两个斜率相等时 即内 外电阻相等时 图中矩形面积最大 即输出功率最大 可以看出当时路端电压是电动势的一半 电流是最大电流的一半 七 电源的功率和效率 讨论 电源的输出功率 可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示 而当内外电阻相等时 电源的输出功率最大为 功率 电源的输出功率P出 UI 电源内部消耗的功率Pr I2r 电源的总功率PE EI 电源的效率 最后一个等号只适用于纯电阻电路 例1 如图所示直线A为电源的U I图线 直线B为电阻的U I图线 用该电源和该电阻组成闭合电路 则电源的输出功率和电源的效率分别是 A 4W 33 B 2W 33 3 C 2W 67 D 4W 67 解 由图线可知R 1 E 3Vr 0 5 虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率 P出 4W P总 EI 6W P出 P总 4 6 67 临界电阻法 选择方法 令R0 RARV 试触法 选择方法 将电压表分别接a b两点 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 R测R真 R测R真 内接法 外接法 条件 未给出R的估计阻值 条件 已给出R的估计阻值 2 限流与分压 电路特点 分压 电路图 滑动头从a滑向bR0上电压变化范围 设r 0 o 接通电键时滑动头初始位置应处于 a端 a端 限流 选择方法 限流接法 分压接法 通常情况 电流 电压能达到要求的调节范围 不超过测量仪表的量程 不超过各元件允许的最大电流 三种特殊条件 a 要求某部分电路的电压或电流从零开始连续可调 b 采用限流接法时无论怎样调节滑动变阻器 电路中的电流 电压 都会超过电表量程或元件允许的最大电流 c 用电器电阻远大于滑动变阻器电阻 不利于测量获得多组数据 分压外接 分压外接 分压外接 分压外接 分压外接 分压内接 测金属丝电阻率实验步骤 1 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径 求出其平均值d 计算出导线的横截面积S 2 按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路 3 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度l 反复测量3次 求出其平均值 4 把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置 电路经检查确认无误后 闭合电键S 改变滑动变阻器滑动片的位置 读出几组相应的电流表 电压表的示数I和U的值 断开电键S 求出导线电阻R的平均值 5 将测得的R l d值 代入电阻率计算公式中 计算出金属导线的电阻率 6 拆去实验线路 整理好实验器材 实验原理 实验目的 测定电池的电动势和内电阻 如图1所示 改变R的阻值 从电压表和电流表中读出几组I U值 利用闭合电路的欧姆定律求出几组E r值 最后分别算出它们的平均值 此外 还可以用作图法来处理数据 即在坐标纸上以I为横坐标 U为纵坐标 用测出的几组I U值画出U I图象 如图2 所得直线跟纵轴的交点即为电动势E值 图线斜率的绝对值即为内电阻r的值 实验器材 待测电池 电压表 0 3V 电流表 0 0 6A 滑动变阻器 10 电键 导线 实验步骤 1 电流表用0 6A量程 电压表用3V量程 按电路图连接好电路 2 把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大 3 闭合电键 调节变阻器 使电流表有明显示数 记录一组数据 I1 U1 用同样方法测量几组I U的值 4 打开电键 整理好器材 5 处理数据 用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值 注意事项 1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻宜大些 可选用已使用过一段时间的1号干电池 2 干电池在大电流放电时 电动势E会明显下降 内阻r会明显增大 故长时间放电不宜超过0 3A 短时间放电不宜超过0 5A 因此 实验中不要将I调得过大 读电表要快 每次读完立即断电 3 要测出不少于6组I U数据 且变化范围要大些 用方程组求解时 要将测出的I U数据中 第1和第4为一组 第2和第5为一组 第3和第6为一组 分别解出E r值再平均 4 在画U I图线时 要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧 个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑 这样 就可使偶然误差得到部分的抵消 从而提高精确度 5 干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小 即不会比电动势小很多 这时 在画U I图线时 纵轴的刻度可以不从零开始 而是根据测得的数据从某一恰当值开始 横坐标I必须从零开始 但这时图线和横轴的交点不再是短路电流 不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻 这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始 伏安法测电动势和内阻实验中测量值和真实值的比较 安培表内接在并联电路之内的电路 解 作U E Ir图线如图实线示 式中的U是路端电压 I应是通过电源的电流 I实 IA IV IA U RV 可见U越大 差值 I实 IA 就越大 U 0时 差值 I实 IA 也为0 实际的U I图线如图蓝虚线示 斜率增大 E测 E真r测 r真 该电路适用于滑动变阻器阻值很小 电源内阻很小 的情况 机械调零 在表盘和选择开关之间还有一个定位螺丝 用它可以进行机械调零 即旋转该调零螺丝 在不接入电路中时 可使指针指在左端电流 0 刻线 即电阻 处 返回 机械调零 I 0 R E I E r R0 rg R 返回 欧姆调零 将选择开关置于欧姆表某一挡后 红 黑表笔短接 使指针指向右端电流满偏处 即右端电阻 0 位置 返回 欧姆调零 Ig E r R0 rg R 0 I E r R0 rg R E r Ig rg R0 返回 使用欧姆档测电阻的步骤 机械调零 欧姆档 选择倍率 欧姆调零 偏角大 偏角小 读数 阻值等于读数乘倍率 中间附近 换小倍率 换大倍率 使指针尽可能靠近刻度盘的中央位置时读数误差小 R 表头示数 倍率 步骤 4 待测电阻要跟别的元件和电源断