第十一章-恒定电流.ppt

1、形成：,电荷的定向移动形成电流。,2、导体中存在持续电流的条件：,保持导体两端的电势差。,3、性质：标量,大小：IQ/t在国际单位制中，电流的单位是安（A）,表示单位时间内通过导体横截面的电量,4、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,第一节部分电路欧姆定律,一、电流,电流的微观本质：,下列说法正确的是A、自由电荷的运动必定形成电流；B、形成电流必须要有自由电荷；C、形成电流必须要有电压；D、有电压必定形成电流；,（BC）,1、设氢原子中电子在半径为r的轨道上做圆周运动，电子的电量为e，质量为m，静电力常量为k，试求等效电流的电流强度,解：电子运动周期：Ke2/r2=mr（2）2/T2,二、部分电路欧姆定律,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：,变形式：,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,I=U/R,U=IR,注意I-U曲线和U-I曲线的区别。当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。,图象是一条过原点的直线，直线斜率或直线斜率的倒数是导体的电阻。,三、电阻,1电阻的物理意义及单位,（1）导体能通过电流，但对电流有阻碍的作用，描写导体这种对电流的阻碍作用的物理量就是电阻,（2）电阻的单位是欧姆，符号是,三、电阻定律,1电阻定律的内容、表达式及物理意义,（1）电阻定律：在温度不变时，导线的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比,（2）电阻定律表达式：R=L/S,（3）导体的电阻是由它本身的因素决定的，与所在的电路无关相同材料的金属导线越长，它对电流的阻碍作用越大；导线的截面积越大，它对电流的阻碍作用越小不同的金属由于它们的结构不同，对电流的阻碍作用不同,2电阻率的物理意义及单位,（1）电阻率反映了材料的导电性能，电阻率大的材料导电性能差，电阻率小的材料导电性能好,（2）电阻率的单位是欧姆米，符号是m,3电阻率与温度的关系,（1）金属的电阻率随着温度的升高而增大纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。,（2）某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,（3）有些半导体材料的电阻率随着温度的升高而减小,4电阻定律的应用,运用电阻定律可以从导线的有关参量求导线的电阻，或者从导线的电阻求导线的某一个参量，计算的时候要注意物理量的单位用国际单位制,6下列有关电阻率的叙述，错误的是A当温度极低时超导材料的电阻率会突然减小到零B常用的导线是由电阻率较小的铝或铜做成的C材料的电阻率取决于导体的电阻D材料的电阻率会随温度的变化而变化,（C）,7白炽灯丝的电阻值随温度t的升高而变化，图中能反映此性质的是,（BC）,一、电功,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WUIt（定义式）式中电压、电流、时间的单位分别是V、A、S，电功的单位是焦，符号是J,二、电功率,1、表示电流做功快慢的物理量,2、表达式PUI（定义式）式中电压、电流的单位分别是V、A，电功率的单位是瓦，符号是W,第二节电功和电功率,4、对于纯电阻电路，电功还可以表达成W=I2Rt=U2t/R,三、焦耳定律（实验定律）,1、内容：,2、公式QI2Rt（定义式）,四、两种电路,1、纯电阻电路：,WUItI2Rt,PUII2R,QI2RtUItW,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WUItI2Rt,电功率PUII2R,电热QI2RtUIt,一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，电流为0.3A；松开转轴，在线圈两端加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作求:该电动机正常工作时，输入的电功率是多少?电动机的机械功率是多少?,解析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：r=U/I=3/0.3=1,电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为p入=I1U1=0.82=1.6W，电动机的机械功率P机=P入I12r=1.60.821=0.96W,说明：,在非纯电阻电路里，要注意区别电功和电热，注意应用能量守恒定律,电热Q=I2Rt,电动机消耗的电能也就是电流的功W=UIt,由能量守恒得W=QE，E为其他形式的能，这里是机械能；,对电动机来说，输入的功率P入=IU；发热的功率P热=I2R，输出的功率，即机械功率P机=P入P热=UII2R,由上述例题可知：电动机在启动时电流较大，容易被烧坏；正常运转时电流反而较小。,一、电动势,2、电动势是反映电源把其它形式的能转化为电能的本领大小.数值上等于电路中每通过1C电量电源所提供电能的数值.单位是:伏特.,第三节闭合电路的欧姆定律,1、电源是把其他形式的能转化为电能的装置,电源电动势的大小反映的是A电源把电能转化成其他形式能的本领的大小B电源把其他形式能转化成电能的本领的大小C，电源在单位时间内传送电荷量的多少D电流做功的快慢,（B）,三、路端电压和短路电流,1路端电压,电源两端的电压叫路端电压路端电压U随外电路电流强度I变化的关系，可以用公式表示为：U=EIr，式中的E、r是常量，因此U与I成线性关系，路端电压随着电流的增大而减小,2路端电压与外电阻的关系,由于电路中的电流随着外电阻的增大而减小，而路端电压随着电流的减小而增大，所以，路端电压随着外电阻的增大而增大,3短路电流,当外电阻为零时，电路中的电流为短路电流I=E/r，这样电流很大，会烧坏电源,4、闭合电路的U-I图线,讨论：A、B、C、D几点的物理含义图线斜率含义其中U和I为将U和I轴平移而成。,闭合电路中路端电压U和电流I的关系图线是一条直线，图线在纵轴上的截距表示电源的电动势，横轴上的截距表示电源短路时的电流强度，直线斜率的绝对值等于电源的内电阻所以，根据图线在U、I轴上的截距就能得到电动势E及内电阻r的大小,关于电源和直流电路的性质，下列说法正确的是()A.电源被短路时，放电电流无穷大B外电路断路时，路端电压最高C外电路电阻值减小时，路端电压升高D不管外电路电阻怎样变化，其电源的内、外电压之和保持不变,解析对一个给定电源，一般认为电动势E和内阻r是不变的，电动势在数值上等于内、外电压之和E=U内U外，电源短路时，放电电流为Er，不可能为无穷大，外电路断时，由于U内=Ir=0，所以U外=E正确选项为BD,如图所示为某一电源的外特性曲线，由图可知，该电源的电动势为_V内阻为_，外电路短路时通过电源的电流强度为_A,解析,图线在纵轴上的截距2V为电源电动势，图线斜率的绝对值,为电源的内阻，短路电流I=,(A),注意：在纵轴(U轴)不从零开始取值时，横轴(I轴)上的截距不表示短路电流，但在纵轴上的截距仍为电动势，斜率的绝对值仍为内阻。,、在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中，某同学通过测量两个电池的电流和电压，得到了所示UI图线，从图象中可以看出A、电池a的电动势较大，内电阻较大；B、电池a的电动势较小，内电阻较小；C电池b的电动势较小，内电阻较大D电池b的电动势较大，内电阻较小；,（A）,四、电源的功率,1.电源的功率:,电源的功率（电源的总功率）PE=EI,电源的输出功率P出=UI,电源内部消耗的功率Pr=I2r,(1)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,(2)在电源外特性曲线上某点纵坐标和横坐标值的乘积为电源的输出功率，,2电源的效率,输出功率UI跟电源功率EI的比值叫做电源的效率,（最后一个等号只适用于纯电阻电路）,4、电路动态分析,关键是抓住电源的E、r不变，灵活应用闭合电路欧姆定律、串联和并联电路的基本特点分析的一般步骤：,(1)确定电路的组成，外电阻R的变化情况(某一部分电路电阻的变化导致外电阻R的相应变化),(2)由I=E/(Rr)，U=EIr确定总电流I和路端电压U的变化,(3)根据欧姆定律分析电阻值不变的部分电路,4）根据串、并联电路的特点分析阻值发生变化的部分电路,如图所示，当滑动变阻器滑动片向b端移动时A电压表的读数增大电流表的读数减小B电压表和电流表的读数都增大C电压表和电流表的读数都减小D电压表的读数减小，电流表的读数增大,（A）,二、欧姆表,1.内部电路:,2.表头:,问题：相对于其他电表欧姆表的表头有什么特点？,1、零刻度在右边，左边为无限大,2、刻度不均匀，左边密、右边稀疏,a、机械调零；b、测量前先将多用电表置欧姆档适当倍率;c、欧姆调零：红黑笔相触，调节R0，使G中电流指最右端（档的0刻度处）表明两表笔间电阻为0;d、两笔分开，电路断开，指针应在G的零刻度处，指在最左端（档的刻度处）表明两表笔间电阻为无限大，电流为0;e、两表笔间接入待测电阻RX（RX与其他元器件要断开）G指针偏转指在某一刻度上读出电阻值等于读数并乘以倍率;f、测量后，拔出表笔，开关置“OFF”或交流电压最大量程，以防止电池漏电。,测量及步骤,使用欧姆表注意：,a、RX变，I变，非线性关系一一对应，所以测电阻刻度不均匀，要使读数准确应让表针指在中间位置附近；b、使用欧姆表测电阻时，要把侍测电阻与电路断开，两手不能同时与两表笔的铜棒接触；c、多用电表一段时间不用，必须换电池。电池旧了，内阻有变化会造成读数不准确；d、换用欧姆的另一倍率档时，必须重新调零。中值电阻：欧姆表刻度中点示数的阻值等于该表的等效内电阻。,如图所示，A、B两灯分别标有“110V、100W”和“110V、40W”，按不同方法接入220V电路能使两灯正常发光，且电路中消耗功率最小的是,（B）,第四节半导体,1半导体,有些元素和化合物，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，这样的材料叫半导体,2半导体材料的导电性能与外界条件的关系,半导体材料的导电性能受外界条件变化的影响很大，温度的变化会使它的电阻显著变化，电阻不随温度的升高而增大，反而随温度的升高而减小掺入其他微量元素，它的电阻也会显著变化,3热敏电阻与光敏电阻,半导体材料做成电阻元件，在温度升高时电阻减小得非常迅速，这种电阻叫做热敏电阻如果在光照下电阻大大减小，这种电阻叫做光敏电阻,第五节超导,l超导现象,当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零，这种现象叫超导现象,2超导的转变温度及超导体,处于超导状态的物体叫超导体.导体由普通状态向超导状态转变时的温度成为超导的转变温度，或临界温度,3超导的应用,超导材料在计算机。输电、动力机械、能源、交通运输、地质勘探等众多的领域都有极其广泛的应用由于它的电阻为零，所以具有节能。高效等多方面的优点,第六节伏安法测电阻,1伏安法测电阻的原理,（1）根据欧姆定律I=U/R，得R=U/I，只要用电压表测出电阻两端的电压，用员流表测出通过电阻的电流，就可以求出电阻值,（2）由于电路连入了电流表和电压表之后，改变了电路本身，这就给测量结果带来了误差因为电流表的内阻很小，电压表的内阻很大，接入电路之后对电路的影响很小，所以一般情况下误差不大,2电流表的内接和外接,（1）如图甲所示，是电流表的内接，由于电流表的分压，电压表测出的电压不是电阻两端的实际电压，而是比实际的电压大，这样测出的电阻值比真实的大,（2）如图乙所示，是电流表的外接，由于电压表的分流，电流表测出的电流不是通过电阻的电流值，而是比实际通过电阻的电流大，这样测出的电阻值比真实的小,用伏安法测电阻的主要实验步骤如下，其中错误的是A、根据待测电阻的阻值，选择合适的仪器和电路B合上开关，然后连接实验电路C不断增大滑动变阻器接入电路的电阻，记录几组电流和电压的值D将记录数据填入表格内，计算待测电阻，并求其平均值,（BC）,用伏安法的外接法测小灯泡正常发光时的电阻，如果错把电流表和电压表的位置交换了，将有A、电流表被烧坏；B电压表被烧坏C小灯泡被烧坏；D小灯泡不亮,（D）,用伏安法测未知电阻R