高二物理《恒定电流》讲义

高二物理恒流讲义基本概念：电流、电压、电阻、电动势、电功、电功率定律公式：电阻定律、欧姆定律、焦耳定律实验：电阻的伏安测量，电流表的修改，小灯泡伏安特性的描述，金属电阻率的测定，电源电动势和内阻的测定。知识点1。目前的1.定义和微观公式：I=q/t，I=nqSv电流的定义适用于任何电荷定向运动形成的电流。(1)形成电流的条件：内因是自由移动的电荷，外因是导体间的电位差。(2)电流强度：通过导体横截面的电量Q与通过这些电量的时间T之比。I=Q/t；假设导体的单位体积内有n个电子，电子的定向运动速率为v，则I=nesv如果导体每单位长度有n个电子，I=nev。(2)表示电流强度，它是一个标量。然而，有一个方向。正电荷的定向运动方向被指定为电流的方向。(3)单位为：安培、毫安、微安1A=103毫安=106 A对于金属导体，I=nqvS(n是每单位体积的自由电子数，s是导体的横截面积，v是自由电子的定向运动速率，约为10 -5m/s，远低于105m/s的平均电子热运动速率，甚至低于3108m/s的电场传播速率)。该公式仅适用于金属导体，不应适用于任何地方。例1 Q是电荷总量，n是每单位体积的电荷量，s是导线的横截面积，Q是每单位时间的电荷量，L是每单位时间的流量长度。根据定义公式Q=它.1I=Q/t.2可能变形。因为Q=nqSL且L=v/t，将它代入2，可以得到I=nqvs练习：1.对于金属导体，为了产生恒定电流，必须满足以下哪些条件？()A.有一种电荷可以自由移动。C.电场存在于导体d中。恒定的电压施加于导体的两端2.就目前而言，以下说法是正确的.A.通过导体部分的电流越多，电流就越大电子运动的速度越快，电流就越大。C.每单位时间通过导体部分的电流越多，导体中的电流就越大。D.电流是矢量，因为电流有方向。知识点2。阻力和阻力定律1.电阻：施加在导体上的电压与通过导体的电流强度之比。R=U/I，导体的电阻由导体本身的性质决定，与U/I无关.2.阻力定律导体的电阻r与其长度l成正比，与其横截面积s成反比：r= l/s。 是反映材料导电性的物理量，称为材料的电阻率(它反映的是材料的特性，而不是每根特定导线的特性)。单位为 m。纯金属电阻率小，合金电阻率大。(3)材料的电阻率与温度有关：(1)金属的电阻率随着温度的增加而增加(可以理解，随着温度的增加，金属原子的热运动加剧，对自由电子定向运动的阻碍增加。).铂是显而易见的，可以用作温度计。锰铜和镍铜的电阻率几乎不随温度变化，可用作标准电阻。(2)半导体的电阻率随着温度的升高而降低(可以理解，半导体通过自由电子和空穴导电，并且半导体中自由电子和空穴的数量随着温度的升高和电导率的增加而增加)。(3)当某些物质的温度接近0 K时，电阻率突然降至零。这种现象被称为超导。可以A.长度保持不变，横截面积加倍；长度和横截面积都是两倍。C.横截面积不变，长度加倍。长度和横截面半径都加倍5.相同材料的电阻丝质量相同。如果A的直径是B的两倍，那么A的电阻是_ _ _ _ _知识点3。电力和电热1.电气工作：工作W=由电路部分中的电流产生的UIT用电流做功的过程就是将电能转化为其他形式能量的过程。微观上的解释是，当电流通过金属导体时，自由电子在加速运动的过程中经常与正离子碰撞，这在电子速度降低的同时加剧了离子的热运动。可以认为，自由电子以一定的速度定向运动，电能不是转化为电子的动能，而是转化为内能。2.电功率：单位时间内电流所做的功。反映电流工作的速度，即电流通过转换电路的电能，以其他形式对电流做功的总功率3.电热和焦耳定律当电流流过只有电阻元件的电路时，T时间内的热量称为电热Q=I2RT。在纯电阻电路中，w=电路=u2t/r=i2rt，P=电路=U2/R=I2R非纯电阻电路4.电力和热能的关系在纯电阻电路中，电功率等于热功率，而在非纯电阻电路中，只有一部分电功率被转换成热功率。纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉等。非纯电阻电路：电机、电风扇、电解池等。其特征在于只有一部分电能被转换成内能。(1)对于纯电阻，电功等于电热。(2)对于不纯电阻电路(如电动机和电解槽)，由于电能与电热同时转化为机械能或化学能等其他能量，所以电功必须大于电热：WQ，那么电功只能用W=UIt计算，电热只能用_ I2RT _计算，两个公式不能共用。示例3对于某个电机，当电压U1=10V承受固定负载因而不旋转时，电流为I1=2A。当电压U2=36V时，可以驱动负载正常运行，电流为I2=1A。马达的机械功率是多少？(回答：P=31W)从这个例子可以看出，当电机启动时，电流很大，很容易烧坏。正常运行时，电流相对较小。)示例4当在额定电压下工作时，通过标有“220伏，60瓦”的灯泡灯丝的电流是多少？如果线路电压降到200伏，它的功率是多少？(假设灯丝电阻不随温度变化)分析：灯泡标有“220伏，60瓦”字样，表示灯泡的额定电压(即正常工作的电压)为220伏。只有在此电压下，其功率为60瓦。如果实际电压不是220伏，其功率不再是60瓦。从问题的含义来看，它可以被视为等效于一个恒定电阻。灯泡的工作电流I=P/U=60/220=0。27(A)灯泡电阻R=U2/P=2202/60=807()灯泡的实际功率P/=U/2/R=2002/807=50(W)备注：从公式P=U2/R可以看出，当电器的电阻R不变时，PU2可以用P1/P2=U12/U22来计算，所以不需要计算灯丝电阻。电器的实际功率由施加在电器上的实际电压决定。例5DC电机线圈的电阻为R，当电机工作时，通过线圈的电流为I，当线圈两端的电压为U时，电机的输出功率为()A.用户界面；英属I2R；c . iu-i2r；D.U2/R分析：许多学生在这个问题中选择了D，因为它与电源的输出功率相混淆。他们认为输出功率是端电压和电流的乘积，这里不是电源的输出，而是电机的输出。答：c点评：(1)要处理这类问题，首先要注意非纯电阻电路。(2)这里输入功率UI=转换成机械能的功率是转换成内能的功率的十倍。6.微型真空吸尘器的DC电机1.内容：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比2.适用于金属导体、电解质导体、空气导体和一些半导体器件。R2、R1R2R13.导体：的伏安特性曲线在研究某些电路的欧姆定律时，经常会画出I U或U I图。线性元件的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：当我们处理这个问题时，我们一般认为电阻是一个固定值，我们不能认为电阻R=U/I随电压而增加，随电流而减少。(2) I、U和R必须是对应关系，即I是电阻器两端的电流，U是电阻器两端的电压。7.以下陈述是正确的.这个比率与导体的电阻成反比。它与通过导体的电流成正比，成反比。欧姆定律适用于金属导体传导、电解质传导、电离气体传导或晶体二极管和晶体管传导欧姆定律只适用于纯电阻电路图28.a和B固定电阻分别连接到电路中。电阻的电流强度和电阻两端的电压之间的关系如图2所示，从图中可以看出()甲两端的电压总是大于乙两端的电压甲的电阻比乙的小当施加相同的电压时，a的电流强度小于b的电流强度只有当a两端的电压大于b两端的电压时，a和b中的电流强度才能相等常规方法电功率和电功率的计算(1)电器正常运行的条件：电器两端的实际电压等于其额定电压。(2)电器中的实际电流等于其额定电流。电器的实际电功率等于其额定功率。因为当满足上述三个条件中的任何一个时，必须满足另外两个条件，所以它们是电器正常运行的等效条件。灵活选择等价条件通常可以简化问题的解决过程。(2)当电器连接到电路时：(1)除非另有规定，否则纯电阻电器的电阻须视为不变。(2)当电器的实际功率超过其额定功率时，相信会被烧毁。例6微型吸尘器的DC电机的内阻是恒定的。当施加0.3V的电压时，通过的电流为0.3A。此时，电机不旋转。当2.0V的电压加到电机两端时，电流为0.8A。当电机正常工作时，吸尘器的效率是多少？分析：当施加0.3V电压时，电机不旋转，表明电机没有机械能输出，电机消耗的电能全部转化为内能。这时，电动机也可视为纯电阻，然后r=U1/I1=1。当施加2.0V电压且电流为0.8A时，电机正常工作并具有机械能输出。此时，电机是非纯电阻电器，消耗的电能等于转换的机械能和内能之和。转换后的热功率通过P=P=I22r=0.821=0.64瓦计算，总功率通过P0=I2U2=0.82.0=1.6瓦计算。因此，电机的效率为=(p-P0)/p=60%。串行、并行和并行电路1.欧姆定律的应用必须注意一致性。选择研究对象电阻R后，我必须是通过该电阻R的电流，而U必须是该电阻R两端的电压。该公式只能直接用于纯电阻电路，而不能用于包含电机和电解池等电器的电路。2.公式选择的灵活性。无论串联、并联还是串联，总功率等于电阻之和：P=P1P2对于纯电阻，有许多计算电功率的方法。配电：R1R2R3例如，如图所示，R1=6，R2=3，R3=4，那么这三个电阻的实际功率之比是_ _ _ _ _ _。(P1P2P3=126)例如，如图所示，L1和L2的两个灯泡分别标有“110伏，60瓦”和“110伏，100瓦”。例如，左边的图A显示了分压器连接的电路图。电源的电动势为E，内部电阻不包括在内，变阻器的总电阻为R。钥匙S闭合后，右图中哪条实线应最接近负载电阻R两端电压U随变阻器自身点A和点B之间电阻Rx变化的曲线图？(三)A. B. C. D.3.对于复杂电路的分析，等电位点法一般更方便简洁。4.电路中电容的计算。(1)电容器的电压等于与之并联的电器的电压。R1 R3R2EC学士学位C C C计算电容器的充电容量后，必须同时测定两个极板的极性，并在图上标出。(3)充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以应根据正极板电荷的变化来判断电流方向。(4)如果改变前后极板的充电电性质相同，则通过每根导线的电荷量等于电容器在开始和结束状态下的电荷量之差；如果极板的充电电性质在改变之前和之后改变，则通过每条引线的电荷量等于开始和结束状态电容器的电荷量之和。例如，如图所示，不计算电源的内阻。为了增加电容器的电荷量，可以采用以下方法： ()A.增加R1 b .增加r2 c .增加r3d。降低r1解决方案：由于稳定后电容器相当于开路，R3上没有电流，电容器相当于与R2并联。只有通过增加R2或减少R1，电容器C两端的电压才能增加，从而增加其电荷。改变R3不能改变电容器的电荷。因此，选择BD。闭路欧姆定律1.主要物理量。在闭合电路的研究中，主要的物理量是E(电动势)、R(电源内阻)、R、I和U，前两个是常数，后三个是变量。闭合电路的欧姆定律用以下形式表示：1.e=外部u