第二章恒定电流复习

1、第二章恒定电流复习 第二章恒定电流复习 知识网络：知识网络： 第二章恒定电流复习 1.1.电流电流 t q I 电流的定义式： 适用于任何电荷的定向移动形成的电流 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3108m/s) 这个公式只适用于金属导体 第二章恒定电流复习 (1)是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率 (2)纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。 (3)材料的电阻率与温度有关系： 金属的电阻率随温度的升高而增大 半导体的电阻率随温度的

2、升高而减小 有些物质当温度接近0K时,电阻率突然减小到零 这种现象叫超导现象.能够发生超导现象的物体叫超导体. 2.2.电阻定律电阻定律 s l R 导体的电阻R跟长度l成正比,跟横截面积S成反比 注意：公式RU/I是电阻的定义式,而R=L/S是电 阻的决定式.R与U成正比或R与I成反比的说法是错误的, 导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定,一旦导体 给定,即使它两端的电压U0,它的电阻仍然存在. 第二章恒定电流复习 R U I (适用于金属导体和电解液,不适用于气体导电) 3.3.欧姆定律欧姆定律 电阻的伏安特性曲线：注意I-U曲线和U-I曲线的区别 I O U 2 O U I 1 1 2

3、 第二章恒定电流复习 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( ) A. B. C. D. I o U II I ooo UUU 下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用 的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U2 之间的函数关系的是以下哪个图象( ) P U2 o P U2 o P U2 o P U2 o 第二章恒定电流复习 2 1 4 I 16 I 4 v 16 v 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 ,再给它两端加上 电压U,则( ) C.自由电子定

4、向移动的平均速率为 B.通过导线的电流为 D.自由电子定向移动的平均速率为 A.通过导线的电流为 第二章恒定电流复习 4.4.电功和电热电功和电热 电功就是电场力做的功,因此是W=UIt; 由焦耳定律,电热Q=I2Rt (1)对纯电阻而言,电功等于电热 t R U RtIUItQW 2 2 (2)对非纯电阻电路(如电动机和电解槽),由于电能除 了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其 它能,所以电功必然大于电热:WQ,这时电功只能用 W=UIt计算,电热只能用Q=I2Rt计算,两式不能通用. R U RIUIP 2 2 其它热电 PPP 其它 WQW 第二章恒定电流复习 某一电动机,当电

5、压U1=10V时带不动负载,因此不转 动,这时电流为I1=2A.当电压为U2=36V时能带动负载正常 运转,这时电流为I2=1A.求这时电动机的机械功率是多 大? 第二章恒定电流复习 家用电热灭蚊器电热部分的主要器件是PCT元件,PCT 元件是由钛酸钡等导体材料制成的电阻器,其电阻率 与温度t的关系如图所示.由于这种特性,PCT元件具有发 热、控温双重功能.对此,以下判断中正确的是( ) A.通电后,其电功率先增大后减小 B.通电后,其电功率先减小后增大 C.当其产生的热量与散发的热量相等时, 温度保持在t1或t2不变 D.当其产生的热量与散发的热量相等时, 温度保持在t1至t2间的某一值不变

6、 第二章恒定电流复习 如图是一种悬球式加速度仪.它可以用来测定沿水平轨道做匀 加速直线运动的列车的加速度.m是一个金属球,它系在细金属丝的 下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为l的电阻丝,其阻值为 R.金属丝与电阻丝接触良好,摩擦不计.电阻丝的中点C焊接一根导 线.从O点也引出一根导线,两线之间接入一个电压表V(金属丝和导 线电阻不计).图中虚线OC与AB相垂直,且OC=h, 电阻丝AB接在电压恒为U的直流稳压电源上. 整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方 向.列车静止时金属丝呈竖直状态.当列车加 速或减速前进时,金属线将偏离竖直方向, 从电压表的读数变化可以测出加速度的大小. (

7、1)当列车向右做匀加速直线运动时,试写出加速度a与角的 关系及加速度a与电压表读数U的对应关系. tan tan g m mg m F a 合 g hU Ul h CD gga tan g h l a 2 max (2)这个装置能测得的最大加速度是多少? 第二章恒定电流复习 来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为 800kV的直线加速器加速,形成电流强度为1mA的细柱形 质子流.已知质子电荷e=1.6010-19C.这束质子流每秒 打到靶上的质子数为_.假定分布在质子源到 靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距 L和4L的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中 的质子数分

8、别为n1和n2，则n1:n2=_. .1025. 6, 15 e I t n t ne I v n l nev I v l t t ne I 1 ,得和 1 2 ,2 1 2 2 12 s s n n svasv 由于各处电流相同,设这段长度为l,其中的质子数为n个 第二章恒定电流复习 串联电路串联电路 12n RRRR 12 1111 n RRRR 并联电路并联电路 12n IIII 12n UUUU 12n IIII 12n UUUU 1.1. 串并联与混联电路串并联与混联电路 计算电功率计算电功率, ,无论串联、并联还是混联无论串联、并联还是混联, ,总功率都总功率都 等于各电阻功率之和

9、等于各电阻功率之和 n PPPP 21 第二章恒定电流复习 已知如图,R1=6,R2=3,R3=4,则接入电路后这 三只电阻的实际功率之比为_。 R1 R2 R3 图为分压器接法电路图,电源电动势为E,内阻不计, 变阻器总电阻为r.闭合电键S后,负载电阻R两端的电压U 随变阻器本身a、b两点间的阻值Rx变化的图线应最接近 于右图中的哪条实线( ) A. B. C. D. 第二章恒定电流复习 如图所示,分压电路的输入端电压为U=6V,电灯L上 标有“4V、4W”,滑动变阻器的总电阻Rab=13.5,求当 电灯正常发光时,滑动变阻器消耗的总功率. 第二章恒定电流复习 对复杂电路分析,一般情况下用等

10、势点法比较方便 简洁. （1）凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包 括用不计电阻的电流表连接的点）. （2）在外电路,沿着电流方向电势降低. （3）凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系. （4）不加声明的情况下,不考虑电表对电路的影响 第二章恒定电流复习 如图所示的电路中,R1=10,R2=4,R3=6,R4=3, U=2.4V.在ab间接一只理想电压表,它的读数是 ; 如在ab间接一只理想电流表,它的读数是 . 第二章恒定电流复习 2.2.电路中有关电容器的计算电路中有关电容器的计算. . （2）在计算出电容器的带电量后,必须同时判定两板 的极性,并标在图上. （3）在充放电时,电容器两

11、根引线上的电流方向总是 相同的,所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方 向. （4）如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过每 根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差;如果 变化前后极板带电的电性改变,那么通过每根引线的电 荷量等于始末状态电容器电荷量之和. （1）电容器跟与它并联的用电器的电压相等. 第二章恒定电流复习 已知如图,电源内阻不计.为使电容器的带电量增大, 可采取以下那些方法( ) A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R1 如图所示,电容器C1=6F,C2=3F,电阻R1=6, R2=3,当电键K断开时,A、B两点间的电压UAB=?当K闭 合时,电容器C1的电

12、量改变了多少(设电压U=18V)? 第二章恒定电流复习 3.3.电表的改装电表的改装 g U U gg g R RnR U U R) 1( 电流表改装成电压表 方法：串联一个分压电阻R,如图所示, 若量程扩大n倍,即n= 根据分压原理，需串联的电阻值 故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大 g I I 1 n R R I I R g g R g 电流表改装成电流表 方法：并联一个分流电阻R,如图所示, 若量程扩大n倍,即n= 根据分流原理,需要并联的电阻值 故量程扩大的倍数越高,并联的电阻值越小 第二章恒定电流复习 如图所示,四个相同的电流表分别改装成两个安 培表和两个伏特表.安培表A1的量程

13、大于A2的量程,伏特 表V1的量程大于V2的量程,把它们按图接入电路,则 安培表A1的读数 安培表A2的读数; 安培表A1的偏转角 安培表A2的偏转角; 伏特表V1的读数 伏特表V2的读数; 伏特表V1的偏转角 伏特表V2的偏转角; （填“大于”，“小于”或“等于”） 第二章恒定电流复习 4.4.电阻的测量电阻的测量 伏安法测电阻的电路选择 A V R A V R AVx RRR 用外接法 即 AVx RRR 用内接法 因为电流表、电压表分别有分压、分流作用,因此 两种方法测量电阻都有误差 第二章恒定电流复习 5.5.滑动变阻器的使用滑动变阻器的使用 滑动变阻器的限流接法与分压接法 Es R

14、AB P Rx E s P Rx R AB R10Rx，应选择限流式电路 R10Rx，应选择分压式电路 若实验要求电压从零开始变化，应选择分压式电路 如无此要求，即 EE RR R x x E0 电压可调范围: 第二章恒定电流复习 用伏安法测量某一电阻Rx阻值,现有实验器材如 下：待测电阻Rx(阻值约5,额定功率为1W);电流表 A1(量程00.6A,内阻0.2);电流表A2(量程03A,内阻 0.05);电压表V1(量程03V,内阻3k);电压表V2(量 程015V,内阻15k);滑动变阻器R0(0100),蓄电池 (电动势为6V)、开关、导线. 为了较准确测量Rx阻值,电压表、电流表应选_

15、, 并画出实验电路图. 第二章恒定电流复习 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 rR E I E rR R U 表达形式： (I、R间关系) (U、R间关系) (U、I间关系) IrEU 外内 UUE (2)(2)外电路短路时外电路短路时 /00RIE rU 端 ， 0RIE 端 ，U (1)(1)外电路断路时外电路断路时 第二章恒定电流复习 rEI/ 短 在横轴上的截距表示电源的 短路电流 图象斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图 线倾斜得越厉害 在纵轴上的截距表示电源 的电动势E 图象的物理意义 电源的外特性曲线电源的外特性曲线 路端电压路端电压U U随电流随电流I I变化的图象变化的图

16、象 U IO E I短 第二章恒定电流复习 电源的功率和效率电源的功率和效率 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 电源的效率： R r rR R E U P P E 1 1 内外电阻相等时, 电源的输出功率最大 r E P m 4 2 0 R P r PM 电源的输出功率最大时,其效率只有50 第二章恒定电流复习 已知如图，E=6V，r=4，R1=2，R2的变化范围 是010。求：电源的最大输出功率；R1上消耗 的最大功率；R2上消耗的最大功率。 把R1也看成电源的一部分,等效电源的内阻为6, 所以,当R2=6时,R2上消耗的

17、功率最大为1.5W R2=2时,外电阻等于内电阻,电源输出功率最大为 2.25W R1是定值电阻,电流越大功率越大,所以R2=0时R1上 消耗的功率最大为2W 第二章恒定电流复习 如图所示,图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线, 图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线.若已 知该蓄电池组的内阻为2.0,则这只定值电阻的阻值为 _.现有4只这种规格的定值电阻,可任意选取其 中的若干只进行组合,作为该蓄电池组的外电路,则所组 成的这些外电路中,输出功率最大时是_W 第二章恒定电流复习 电路的动态变化分析：电路的动态变化分析： (1)(1)判断动态源及动态源总电阻的变化判断动态源及动态源总电阻的变化, ,判断全电路总电判断全电路总电 阻的变化情况阻的变化情况 (2)(2)判断闭合电路干路电流的变化情况判断闭合电路干路电流的变化情况 (3)(3)依据依据U=E-Ir,U=E-Ir,判断外电路电压判断外电路电压( (路端电压路端电压) )的变化情况的变化情况 (4)(4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化 如图所示,电源电动势为E,内电阻为r.当滑动变阻器 的触片P从右端滑到左端时,发现电压表V1、V2示数变化的 绝对值分别为U1和U2,下列说法中正确