恒定电流复习

恒定电流,考纲要求,知识网络,恒定电流,基本概念,电流,定义、条件、方向,电流强度,电压,定义式UAB=WAB/q=AB,定义式I=q/t,微观表示I=nqsv,决定式I=U/R=E/(R+r),决定式U=IR，U外=EIr，U内=Ir,电阻,定义式R=U/I,决定式R=L/S,电动势,定义式E=W非静电力/q,量度式E=U外+U内=IR+Ir,电功,定义式W=qU=IUt,(纯电阻、非纯电阻电路),计算式W=I2Rt=U2t/R,(纯电阻电路),电功率,用电器,定义式P=W/t,计算式P=IU=I2R=U2/R,纯电阻,电源,总功率：P总=IE、输出功率：P出=IU端损失功率P损=I2r、效率：=P出/P总,基本规律,电阻定律,内容,公式：R=L/S,电阻率、超导、半导体,欧姆定律,部分电路欧姆定律I=U/R,闭合电路欧姆定律I=E/（R+r),复习指南,1、本章是高考的重点，主要考查欧姆定律、串并联电路中电流电压和功率的分配。,2、本章可与机械能、电场、电磁感应、磁场、交变电流等知识综合出题。,3、实验是本章的重中之重，是高考试卷中的常客，我们将在以后作专题复习。,电流、电阻定律、欧姆定律,一、电流,1、电流的形成,电荷的定向移动形成电流,电子正、负离子,金属导电,电解液导电,电流形成的条件,存在自由电荷,导体两端存在电势差,电流的分类,方向不变,方向、大小都不变,方向改变,直流电,恒定电流,交变电流,电流的方向,规定：正电荷的定向移动方向为电流方向,电路中电源外部从正极到负极，电源内部从负极到正极。,2、电流的大小,定义：通过导体横截面的电量q与通过这些电量所需时间t的比值叫电流。,定义式：I=q/t,单位：安培（A）,是国际单位制中的基本单位,金属导体中电流的微观表达式,导体单位体积内的自由电荷数：n,自由电荷的带电量：q,导体的横截面积：S,自由电荷定向移动速率：v,I=nqvS,3、理解与巩固,在电解槽中，1min内通过横截面的一价正离子和一价负离子的个数分别为1.1251021和7.51020，则通过电解槽的电流为_,5A,二、电阻定律,1、内容：在温度不变时，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。,表达式：R=L/S,决定电阻的大小,2、电阻率,物理意义：反映材料的导电性能。由材料本身决定，与温度有关,单位：m,电阻率随温度的变化,金属电阻率随温度升高而增大,金属温度计（铂）,有些合金电阻率几乎不受温度变化的影响,标准电阻,温度降低电阻率减小,温度降到某一值，电阻率突然为零,超导,转变温度,3、半导体,定义：电阻率介于导体与绝缘体之间，且随温度升高反而降低的材料。,半导体的特性,热敏特性：温度升高电阻率迅速减小,热敏电阻（温控开关）,光敏特性：在光照下电阻率迅速减小,光敏电阻（光控开关）,掺杂特性：掺入杂质导电性能大大增强,4、理解与巩固,关于电阻率，下列说法中正确的是（）A电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好；B各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而增大；C所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为零；D某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常都用它们制作标准电阻,BCD,三、欧姆定律,1、内容：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,2、表达式：I=U/R,3、适用范围：适用于金属和电解液导电，气体导电不适用,或适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路,4、伏安特性曲线,UI图线、IU图线,当电阻率随温度变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线,5、理解与巩固,实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示：,一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线中的电流强度为I，导线中自由电子定向移动的平均速度为v，若导线均匀拉长，使其半径变为原来的1/2，再给它两端加上电压U，则（）A通过导线的电流为I/4B通过导线的电流为I/6C自由电子定向移动的平均速率为v/4D自由电子定向移动的平均速率为v/6,甲、乙两地相距6km，两地间架设两条电阻都是6的导线.当两条导线在甲、乙两地间的某处发生短路时，接在甲地的电压表，如图所示，读数为6V，电流表的读数为1.2A，则发生短路处距甲地多远？,C,2.5Km,电路的连结、电功、电功率,一、串、并联电路的特点,注：在串、并联电路中，电路消耗的总功率等于各用电器消耗的功率之和！,二、电路的简化,1、特殊电路元件处理方法,理想电流表可看成短路，用导线代替；理想电压表可看成电路断开；非理想电表可看成能读出电流、电压的电阻,电容器稳定时可看成电路断开，两极板间电压等于与之并联的电阻两端电压。,电路中无电流通过的电阻可用导线代替，同一导线上的节点可以合并。,2、画等效电路的方法,如：,C,A,B,C,A,B,C,R1,R2,R3,R4,R5,入门训练：,S未接通,三、电功、电功率,1、电功,实质：电场力对电荷做功，电荷具有的电势能转化为其它形式的能，即电能转化为其它形式的能的过程。,计算公式,W=qU=IUt（适用于任何电路）,W=I2Rt=U2t/R（适用于纯电阻电路）,2、电功率,电流所做的功与完成这些功所需时间的比值,P=W/t=IU（适用于任何电路）,P=I2R=U2/R（适用于纯电阻电路）,3、焦耳定律,电热：Q=I2Rt,发热功率：P热=I2R,4、纯电阻、非纯电阻电路,纯电阻电路：电能全部转化为内能,P热=UI=I2R=U2/R,非纯电阻电路：电能转化为内能和其它形式的能,P=UIP热=I2R,P其它=UIP热,四、理解与巩固,1、串、并联电路的特点,如图所示电路中，各电阻阻值已标出，当输入电压UAB=110V时，输出电压UCD=V,1V,某实验小组用三只相同的小灯泡，联成如图所示的电路，研究串并联电路特点。实验中观察到的现象是A、k2断开，k1与a连接，三只灯泡都熄灭B、k2断开，k1与b连接，三只灯泡亮度相同C、k2闭合，k1与a连接，三只灯泡都发光，L1、L2亮度相同D、k2闭合，k1与b连接，三只灯泡都发光，L3亮度小于L2的亮度,图示电路由8个电阻组成，已知R112欧，其余电阻阻值未知，测得AB间的总电阻为4欧，今将R1换成6欧的电阻，则AB间的总电阻变为欧,2、等效电路,D,3,3、电功、电功率,有四盏灯，接入如图中，L1和L2都标有“220V、100W”字样，L3和L4都标有“220V、40W”字样，把电路接通后，最暗的灯将是：AL1；BL2；CL3；DL4,4、纯电阻、非纯电阻电路,直流电动机线圈的电阻很小，起动电流很大，这对电动机本身和接在同一电源上的其他电器都产生不良的后果。为了减小电动机起动时的电流，需要给电动机串联一个起动电阻R，如图所示。电动机起动后再将R逐渐减小。如果电源电压U=220V，电动机的线圈电阻r0=2,那么，（1）不串联电阻R时的起动电流是多大？（2）为了使起动电流减小为20A，起动电阻应为多大？,1109,C,如图所示，电阻R1=20，电动机绕线电阻R2=10，当电键S断开时，电流表的示数是I1=0.5A,当电键合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是:AI=1.5AB.IR。因此必须采用安培表外接法，才能使由于电表的接入引起的系统误差较小。,3由电阻率的计算式还可看出，金属导线d的测量值的准确程度对实验误差的影响较大。因此，本实验选用螺旋测微器来测量金属导线的d。,实验电路图：,3、开始时滑动变阻器的滑动触头应该在接入电路电阻最大的一端.,说明：,1.被测电阻丝的电阻较小，所以选用电流表外接法；,2、本实验不要求电压调节范围，可选用限流电路.（除一些特殊情况外或具体情况具体分析）,4、本实验通过的电流不宜太大，通电时间不能太长，以免电阻丝发热后电阻率发生明显变化.,思考1.本实验中正确选用电路后，所测得的金属的电阻率比真实值.,小,思考2有一合金丝，横截面积为5.1107m2，长L10m，要测其电阻率。现备有量程3v，内阻3千欧的电压表，量程0.6A，内阻0.1欧的电流表，两节干电池，0100欧滑动变阻器，开关、导线等。用伏安法测其电阻时，如电路选取正确，电压表示数为2.4v，电流表示数为0.12A，所选取的是内接法还是外接法电路？被测合金丝的阻值是多少欧？合金丝的电阻率是多少？,（参考答案：内接法，19.9欧，1.010-6欧米）,千分卡,（螺旋测微器）,9.694mm,10.190mm,用伏安法测量金属导线的电阻R，试把图中给出的器材连接成测量R的合适的电路。图中安培表的量程为0.6A，内阻接近1，伏特表的量程为3V，内阻为几K；电源的电动势为6V，变阻器的阻值为020。在闭合电键前，变阻器滑动触点应处于正确位置。,解：金属导线的电阻不大，安培表应外接，变阻器电阻比较大，可用限流接法，画出电路图如下：,（三）测定电源的电动势和内电阻,实验电路及其实物连线图,例1.一位同学记录的6组数据见表。试根据这些数据在下图中画出UI图线，并根据图线读出电池的电动势E=，电池的内阻r=.,1.48,0.75,例2.如图示的电路中，R1、R2为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值真实值，内阻的测量值真实值，产生误差的原因是。,等于,偏大,电流表有内阻,例3.在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的（）A.一只电流表和一个滑动变阻器B.一只电流表和一只电压表C.一只电流表和一个电阻箱D.一只电压表和一个电阻箱,CD,例4.如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是()A.由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值；B.由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值；C.由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；D.由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值；,解：E=U+Ir，I=(IA+U/RV)，由于电压表的分流作用，对于每个电压值U1，测得的电流IA小于总电流I1，U越大，IA跟I1相差越大，画出的图线应为虚线所示：,所以内电阻的测量值小于真实值;电动势也小于真实值.,C,第二部分多用电表测电阻,欧姆表原理,I=0,欧姆表,(1)原理闭合电路欧姆定律,改变Rx，电流Ix随之改变，Rx与Ix一一对应。,（2）中值电阻,注意：(1)欧姆表的刻度与其他表刻度相反且刻度不均匀,（2）欧姆表每次换档测电阻前都要调零。不能带电测量。,（3）欧姆表中电池用久了，电动势和内阻要改变，测出的电阻值有较大的误差。所以欧姆表常用来粗测电阻。,122,表,1.50k,答案写成1.2103欧或1200也给分；不写单位不给分），,某人用多用表100档按正确步骤测量一电阻阻值，指针指示位置如图4，则这电阻值是如果要用这个多用表测量一个约200的电阻，为了使测量比较精确、选择开关应选的欧姆档是_,1.20103,10,例1.如图所示，是一个量程为5mA的电流改装成的欧姆表，电池电动势15V。改装后，将原电流表5mA刻度处的刻度确定为0位置。在图中括号内标出欧姆表的、插孔。若在两表笔之间接入一未知电阻Rx时，表针恰好指在刻度盘正中位置，则Rx=_。,左,右,300,例2.如图所示为一欧姆表原理图，灵敏电流表G的满偏电流为150A，内阻为100，限流电阻R1为2k，可变电阻R2为10k（最大阻值），电源电动势为1.5V，内阻可忽略。使用时应使表针偏转在满刻度的1/3至2/3范围内。因此这个欧姆表测量_至_范围内的电阻比较准确。与表内电源负极相接的应是_表笔（填“红”或“黑”）,5k,20k,红,一学生使用多用表测电阻，他在实验中有违反使用规则之处他的主要实验步骤如下：1把选择开关扳到“1K”的欧姆档上2把表笔插入测试管插孔中，先把两根表笔接触，旋转调零旋扭，使指针指在电阻刻度的零位上3把两根表笔分别与某一等测电阻的两端相接，发现这时指针读数较小4换用“100”的欧姆档，发现这时指针偏转适中随即记下欧姆数值5这表笔从测试笔插孔中拔出后，就把多用表放回桌上原处，实验完毕这个学生在测量时已注意到：待测电阻与其他元件和电源断开，不用手碰表笔的金属杆这个学生在实验中违反了哪一或哪些重要的使用规则？,答：换用欧姆档的量程时，要重新调整调零旋扭多用表使用后不能把选择开关置于欧姆档,使用中值电阻是25欧（“1”挡）的万用表测量两个定值电阻（已知它们的阻值约为R1=20欧和R2=3