高考复习——《恒定电流》典型例题复习

13，恒定电流一、知识网络第二，龙分概念1，电流(1)概念：电荷的方向移动形成电流。(2)产生电流的条件内部因素：必须有可自由移动的电荷 自由电荷。外源：导体两端有电压导体内有电场。电池、电池、发电机等在导体的两端提供和维持电压，起到维持导体中持续电流的作用。(3)电流的方向：正电荷的方向移动方向是电流的方向。摘要：在金属导体中，电流的方向与在自由电子方向上移动的方向相反。在电解质溶液中，电流的方向与正离子的方向相同，与负离子的方向相反。(4)电流定义：通过导体横截面的电荷q与通过这些电荷所用的时间t的比率称为电流。公式：I=(测量)单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是a。电流的通用单位包括毫安(mA)和微安(A)，它们之间的关系如下：1 ma=10-3a1 a=10-6a计量器具实际上测量电流的仪器是电流表。(5)直流和恒定电流直流电：方向不随时间变化的电流称为直流电。恒定电流：方向和强弱随时间变化的电流称为恒定电流。示例：关于电流的方向，如下所述为正确()A.在金属导体中，电流的方向是自由电子方向移动的方向B.电解质溶液中有自由正离子和负离子，电流的方向无法确定C.任何导体的电流方向都是由正电荷的方向决定的D.有时电流的方向与正电荷的方向相同，有时负电荷的方向相同。分析：正确的选项是c。电流有方向，电流的方向是人为定的。如果物理上规定正电荷的方向是电流的方向，那么负电荷的方向应该与电流的方向相反。例如：如果一个电解质溶液在1 s内有5.01018个2价正离子和1.01019个1价负离子通过横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多少？分析：如果t=1 s设置的横截面的2为正离子数为n1，1为离子数为N2，1为电荷的电荷为e，则在t小时内通过横截面的电荷为q=(2 n1 N2) e，因此电流为I=3.2a例如：氢原子的核外只有一个电子，在与核距离为r的圆形轨道上，使电子作匀速圆周运动。电子的电荷是e，运动速度是v，电子绕原子核的等效电流求多少？分析：电子运动轨道上的截面，电子运动一周内通过此截面的电量q=e，圆周运动知识：t=根据电流的定义：I=例如：来自质子的质子(初始速度为0)由加速度电压为800kV的线性加速器加速，形成电流强度为1mA的细圆柱质子流。已知质子电荷e=1.6010-19C。这个质子束每秒钟撞击目标的质子数是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。假设在质子源和目标之间分布的加速度电场均匀，质子束会分别取l和4L之间距离很短的质子流，其中质子数分别为n1和N2，则n1: N2解决方案：按照定义，由于电流相同，因此将此长度设置为l。这里的质子数是n，根据。而且3、导体伏安特性(1)导体的电压-电流特性曲线导体的伏安特性曲线IuoR1R2垂直轴称为电流I，水平轴称为电压u，I-u线称为导体的电压电流特性曲线。金属导体的电压-电流特性曲线，如下图所示。图斜率的物理意义在I-u图中，图形线的斜率表示导体电阻的倒数。即k=tan =IuoIuR=u/I图表线的斜率越大，阻力越小。在右图中，R1 R2 .线性因素和非线性因素A.线性元件：电压-电流性质曲线是经过座标原点的直线，这些元件称为线性元件。B.非线性元件：电压-电流性质曲线不是直线，这些元件称为非线性元件。注：欧姆定律不适用的导体和装置、电流和电压不成比例的伏安特性曲线不是直线，而是非线性元件。4、电流的精细表示(1)三种速度热运动的平均速度：金属导体上的大量自由电子继续不规则的热运动，热运动的平均速度很高，但由于其宏观效应中没有电荷的方向，热运动的平均速度对形成电流没有任何作用。方向移动的平均速度：在导体中自由电荷的方向移动的平均速度很小，但这是以一定的移动速度产生电荷方向移动形成电流。电场传播速度：电场的传播速度与真空中的光通量相同，电路连接后，导体中国民的光通量速度在各地建立电场，导体中各处的自由电荷几乎同时开始方向移动，整个电路几乎同时形成电流。(2)电流的精细表示qabcdv如图所示，AD表示两端具有固定电压的均匀厚度导体段。在导体中，自由载荷沿导体方向移动的速度为v，导体的横截面积为s，导体单位体的自由数为n，每个自由载荷携带的载荷量为q。在导体中，单位时间内通过截面c的自由电荷分布在导体上，在单位时间内通过截面c的自由电荷分布在以截面c为底、拉长速度v的导体上。单位时间内可通过截面c的自由电荷数N=NV=NVS单位时间可以通过截面c的电荷量。Q=NQ=nqvs电流的微观表示I=nqvs4、半导体(1)半导体导电性介于导体和绝缘体之间，电阻不随温度的增加而增加，相反，随着温度的增加而减少，称为半导体。(2)从电阻率的角度认识导体、绝缘体和半导体金属导体的电阻率约为10-8-10-6m绝缘体的电阻率约为108 1018 m半导体的电阻率介于导体和绝缘体之间，约为10-5 106 m5、半导体导电(1)半导体的热特性：半导体材料(称为半导体的热特性)的电阻随温度的增加而减少。(2)半导体的感光特性：半导体材料的电阻，称为半导体的感光特性，随光而减少。(3)半导体的掺杂特性：在纯半导体材料中掺入微量杂质，电阻会急剧变化，半导体的导电性大大提高，称为半导体的掺杂特性。/ mo1T/cT1T2例如：家用电蚊香电热部分的主要组件是由邻苯二甲酸等半导体材料制成的电阻器，PTC组件具有热、温度控制双重功能，如图4所示，以下说法是正确的()A.通电后，功率首先增加，然后减少B.通电后，功率先下降，然后增加C.生成的列与发散的列相同时，温度保持在t1到T2之间的值D.发生的热和发散的热相同时，温度在t1或T2处保持不变分析：根据PTC元件的电阻随温度变化的曲线，您会发现室温下电阻相当小。随着流入电流的上升，温度上升，电阻先变小，电阻增加时功率先变大，然后变小，温度保持在t1到T2的恒定值，此时电路稳定，温度上升时电阻增大，电流减少时温度降低。温度降低时，电阻降低，电流增大时温度升高，所以这个问题的正确答案是a，c。例如：典型的电熨斗是加热因素，合金钢丝、合金钢丝电阻r温度t的关系图5所示的实线环境温度、熨烫衣服的厚度、湿和干等情况导致熨斗的冷却功率不同，熨斗的温度可能在大范围内波动，衣服容易受损。作为发热元件，使用称为“PTC”的特殊材料的电熨斗具有调节温度快、自动调节温度的特性，PTC材料的电阻随温度变化而变化，如实线所示。R/oT/cT4T2T6T8(1)原来冰冷的“PTC”熨斗刚通电，为什么它的加热速度比一般电熨斗快？(2)供电多长时间后，电熨斗温度在什么范围内稳定？(3)简要分析了PTC热元件的自动温度控制过程。分析：问题的核心是理解图表中涉及的物理量的含义。图表线说明合金的电阻基本上不随温度变化。图表线表明，在较低温度下，PTC材料的电阻基本上是恒定的，但在一定温度范围内电阻是突变的。1234o102030405060R10kT/c(b)(1)如图中所示，冷“PTC”材料的电熨斗电阻小于普通电熨斗电阻，因此发热量p=U2/r比普通电熨斗大，因此“PTC”在同一时间内的加热速度更快。(2)如图所示，温度在T6 t t8范围内自动稳定。(3)熨斗温度上升到T6时，PTC 材料的电阻急剧增加，功率变小。此时，如果热电大于电能，熨斗温度下降，温度下降，电阻r急剧下降，功率增加，温度升高，熨斗温度在一定范围内可以稳定。1234o102030405060R10kT/c(b)例如：如图所示，在温度约为10 的环境下工作的自动调温器原理示意图。框内电阻R1=20k，r，2=10k，R3=40k，Rt显示随着温度变化的电阻的图7(b)所示，如果a，b的两端电压UAB 0打开，电压检查器打开开关k，温度调节器打开恒温箱的电流电压力判别器220V 电光寺R1RtR3R2(a)分析：在UAB 0处打开k时，长方体内的温度增加，Rt减少。如果Rt=20k，则达到桥平衡。此时，由于UAB=0是k分离和闭合的边界点，因此温度可从图7(b)中读取，如果rt=20k，则温度t=35 。6、超导现象(1)超导现象：当特定物质温度下降到一定程度时，电阻突然下降到零的现象称为超导现象。(2)超导体：能引起超导现象的物质，称为超导体。(3)转换温度：导体从普通状态转换到超导状态时的温度称为超导转换温度或临界温度。以TC标记。物质临界温度t/K物质临界温度t/K钨(w)0.012普拉(波)1.4铪(haf nium，Hf)0.134铊(Tl)2.39铱(Ir)0.140铟(In)3.4035钛(Ti)0.39注释(Sn)3.722钌(Ru)0.49汞(Hg)4.153锆(Zr)0.546坦塔尔(塔)4.4831镉(Cd)0.56镧(La)4.92锇(Os)0.655钒(v)5.30铀(u)0.68铅(Pb)7.193锌(Zn)0.75锝(Tc)8.22钼(Mo)0.92铌(Nb)9.25镓(Ga)1.091铌3铝(Nb3AL)17.2铝(Al)1.196铌3锗(Nb3Ge)22.5钍(Th)1.368铌树注释(Nb3Sn)187、高温超导(1)金属超导体和氧化物超导体的过渡温度金属超导体的转换温度很低。金属和合金的临界温度很低。氧化物超导体的转换温度高。氧化物超导体的转换温度比金属超导体的转换温度高，超导转换温度约为125K。(2)高温超导体：为了区别于原始液态氦温度下的超导体，氧化物超导体称为高温超导体。8、超导体的特性零电阻：超导体达到超导体状态时，其电阻为零。这是超导体的零电阻特性。完全磁电阻：超导材料将磁电感推出体外，使体内磁感应强度总是为零。9、电源和电源(1)电源-uqqq定义：在一个电路内，电场对方向的自由电荷所施加的作用，称为电工，通常也称为电流所做的工作。公式：w=uit电流的工作方式与电路两端的电压u、电路的电流I、电源时间t的乘积相同。单位：在国际单位制中，电能的单位是焦耳，减少焦点，符号是j。电气操作的典型单位是kWh。通常称为“度”，符号为kwh。1 kWh的物理意义是指功率为1 kW的家用电器为1 h正常工作而消耗的电力。1kwh=1000w3600 s=3.6106j(2)电源定义：电流在单位时间内执行的操作称为功率。用p表示功率。公式：p=ui物理意义：功率是表示电流运行快的物理量。单位：瓦特(w)。千瓦(kW)。1w=1j/s平均和瞬时功率使用P=计算的功率是时间t内的平均功率。使用P=ui计算时，如果u是特定时刻的电压，I是该时刻的电流，则p=ui是该时刻的瞬时功率。额定功率和实际功率A.额定功率：使用电气设备正常工作的功率。B.实际功率：通过电气设备实际工作的功率。C.额定功率与实际功率的关系：对于电力来说，额定功率只有一个。实际功率可以根据电器两端的电压和通过的电流的变化而变化。因此，实际功率可以等于、小于或大于额定功率。摘要：选择电气产品时要注意其额定电压，只有在额定电压下，电气装置才能正常工作。实际电压低，用电消耗的电力低，不能正常工作。实际电压高，长期使用会影响电器的寿命，还会烧电器。10，电源和散热功率(1)电流工作的本质电场力作用于电荷的过程实际上是电能转变为其他形式的能量的过程。真空中，电荷减少的势能转化为动能。纯电阻元件的电能完全转换为内能。(2)行法则：q=i2rt常识表明，导体产生的热q与导体两端的电压、导体通过的电流I和电源时间t成正比。(3)热功率定义：单位时间内加热的功率称为热功。公式：栏p=i2r电与电的关系功