专题08_恒定电流(rwr-20091118-教师版)

1、高三复习Rwr 200911181、电流和电阻定律、电流和电阻定律电流和电阻定律电流和电阻定律 电流定义式：电流定义式： 电流微观表达式：电流微观表达式： 电阻定义式：电阻定义式： 电阻决定式：电阻决定式：QIt IneSv URI LRS LS 设导体的横截面积为设导体的横截面积为S，导体内电子定向移，导体内电子定向移动的速率为动的速率为v，导体单位体积内的电子个数，导体单位体积内的电子个数为为n，电子的电量为，电子的电量为e。请您写出电流强度。请您写出电流强度I与上面四个物理量的关系与上面四个物理量的关系IneSvQeIttNtnSL e电子定向移动的速度电子定向移动的速度：10-5m/s

2、电源电源“对外对外”的功能的功能电源对电源对“外电路外电路”的作用的作用【例例】有一横截面积为有一横截面积为S的铜导线，流经其中的铜导线，流经其中的电流强度为的电流强度为I，设每单位体积的导线中，设每单位体积的导线中有有n个自由电子，电子的电量为个自由电子，电子的电量为q，此时电，此时电子的定向移动速度为子的定向移动速度为v，在，在t时间内，通时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示过导线横截面的自由电子数目可表示为为 。A. B C. D. tnvStnvqtISqtIA C例：试研究长度为例：试研究长度为l、横截面积为、横截面积为S，单位体积自由电子，单位体积自由电子数为数为n的均匀导体

3、中电流的流动，在导体两端加上电压的均匀导体中电流的流动，在导体两端加上电压U，于是导体中有匀强电场产生，在导体内移动的自由，于是导体中有匀强电场产生，在导体内移动的自由电子电子(-e)受匀强电场作用而加速受匀强电场作用而加速.而和做热运动的阳离子而和做热运动的阳离子碰撞而减速，这样边反复进行边向前移动，可以认为阻碰撞而减速，这样边反复进行边向前移动，可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速度碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速度v成正比，成正比，其大小可以表示成其大小可以表示成kv(k是常数是常数).（1）电场力和碰撞的阻力相平衡时，导体中电子的速）电场力和碰撞的阻力相平衡时，导体中

4、电子的速率率v成为一定值，这时成为一定值，这时v为为_（2）设自由电子在导体中以一定速率）设自由电子在导体中以一定速率v运动时，该导体运动时，该导体中所流过的电流是中所流过的电流是_.（3）该导体电阻的大小为）该导体电阻的大小为_(用用k、l、n、s、e表示表示).eUvkl IneSv 2UklRIne S例题：例题：一根导线的两端加电压一根导线的两端加电压u时，导线中自由时，导线中自由电子定向移动的平均速率电子定向移动的平均速率v。若将导线均匀拉长。若将导线均匀拉长使横截面积为原来的一半使横截面积为原来的一半，然后在它的两端加然后在它的两端加上上2u ，这时导线中自由电子定向移动的平均速这

5、时导线中自由电子定向移动的平均速率是多少率是多少?vURILUSneSvUvne LUvL 可可得得 即即 UI0AUI0BUI0CUI0D 例题例题一个标有一个标有“220V 60W”的白炽灯泡，的白炽灯泡，加上的电压加上的电压U由零逐渐增大到由零逐渐增大到220V，在此过，在此过程中，电压（程中，电压（U）和电流（）和电流（I）的关系可用图）的关系可用图线表示题中给出的四个图线中，肯定不符线表示题中给出的四个图线中，肯定不符合实际的是（合实际的是（ ）A C D合金材料合金材料纯金属纯金属负温度系数负温度系数的热敏电阻的热敏电阻如何从图上看出电阻大小的变化？如何从图上看出电阻大小的变化？

6、为为定定值值 随随温温度度增增加加 随随温温度度下下降降 随随温温度度先先增增后后减减下面几几种导体电阻率的特点下面几几种导体电阻率的特点 纯金属：纯金属： 电阻率较小电阻率较小 随温度升高（制造温度计）随温度升高（制造温度计） 合金：合金： 电阻率较大，电阻率较大， 有些合金电阻率不随温度有些合金电阻率不随温度 变化（制作标准电阻）变化（制作标准电阻） 半导体（电阻率介于导体、绝缘体之间）半导体（电阻率介于导体、绝缘体之间） 热敏电阻：正温度系数、负温度系数热敏电阻：正温度系数、负温度系数 光敏电阻：在光照下，电阻率急剧减小光敏电阻：在光照下，电阻率急剧减小合金合金纯金属纯金属热敏电阻热敏电

7、阻Rt0如图甲所示为某自动恒温箱原理简图。箱内的电阻如图甲所示为某自动恒温箱原理简图。箱内的电阻R1=20k，R2=10k，R3=40k，Rt为热敏电阻，为热敏电阻，Rt的的电阻值随温度变化关系如图乙所示，当电阻值随温度变化关系如图乙所示，当a、b端电压端电压Uab0时，电压鉴别器时，电压鉴别器使使S断开，停止加热。求恒温箱内的温度恒定在多少？断开，停止加热。求恒温箱内的温度恒定在多少？乙t/R/10k010302050140602345电压电压鉴别器鉴别器220V电热丝abR3RtSR1R2甲需要说清的内容：（1）整个电路的左边电势高，右边电势低（可以规定电源负极为零电势点）。（2）如果温度

8、高于设定温度或低于设定温度，电路是如何工作的？2、串联和并联、串联和并联基本规律基本规律 串联串联 并联并联1R2R12I = I1122URUR 12U =U1221IRIR 12RRR1R2R12111RRR例题例题. 电阻电阻R1 和和R2 分别标有规格分别标有规格 “20V、4W”和和“10V、8W”，将它们串联起来，将它们串联起来之后，能承受的最大电压是之后，能承受的最大电压是 A30V B90V C22.5V D25VC两用电器并联又如何判断？两用电器并联又如何判断？（1）等电势法简化电路）等电势法简化电路A3A1A2RRRVAR1R2RVRAVRA电电流流表表外外接接法法电电流流

9、表表内内接接法法（2）伏安法测电阻）伏安法测电阻电电流流表表外外接接法法电电流流表表内内接接法法VxRAAIVIxIxUVUVAURI测测xVxUII误误差差来来源源：电电压压表表的的分分流流误误差差大大小小：分分流流比比xxURI真真VxXVIRIRVxRAAIVUVAURI测测AxxUUIxxURI真真误误差差来来源源：电电流流表表分分压压误误差差大大小小：分分压压比比AAxxURURxIxUAU电压表的电压表的内阻为内阻为1000、电流表的内阻为、电流表的内阻为1，待测电阻的待测电阻的阻值约为阻值约为50。（1）应采用电流表的内接还是外接法？）应采用电流表的内接还是外接法？（2）实验者采

10、用了电流表的外接法，结果电）实验者采用了电流表的外接法，结果电压表的示数为压表的示数为10V，电流表的示数为，电流表的示数为0.22A，求，求待测电阻的测量值和真实值？待测电阻的测量值和真实值？（3）限流和分压）限流和分压分分压压电电路路限限流流电电路路例题例题2如图所示电路中，如图所示电路中，R1 =100，滑动变阻器的总，滑动变阻器的总电阻电阻R=100，A、B两端电压恒定，且两端电压恒定，且UAB =12V。当。当S断开断开时，滑动变阻器时，滑动变阻器R滑动头滑动头P由由a移至移至b的过程中，的过程中，R1 两端的电压由两端的电压由_V变至变至_V；当；当S闭合闭合时，滑时，滑动变阻器动

11、变阻器R滑动头滑动头P由由a移至移至b的过程中，的过程中，R1 两端的电压两端的电压由由_V变至变至_V，当滑动头，当滑动头P在滑动变阻器的中在滑动变阻器的中点时，点时，R1 两端的电压为两端的电压为_V。RabPR1SAB12V6V；12V0V；4.8V3)两种接法的选择原则：两种接法的选择原则：下列三种情况下需要将滑动变阻器选择下列三种情况下需要将滑动变阻器选择分压接法分压接法(2)要求电压或电流变化范围大，但滑动变要求电压或电流变化范围大，但滑动变阻器的阻值较小阻器的阻值较小(3)若采用限流电路时，限制不住：电表若采用限流电路时，限制不住：电表总超量程总超量程,用电器电压总超额定值用电器

12、电压总超额定值.(1)要求电压或电流从零开始连续变化时要求电压或电流从零开始连续变化时 在安全有效的前提下在安全有效的前提下,若若R用用R0,原则上两种电路原则上两种电路均可均可,但考虑省电电路结构简单可先采用限流接法但考虑省电电路结构简单可先采用限流接法,若若R用用 远远大于远远大于R0 ,则只能采用分压电路则只能采用分压电路.（4）电流表的改装）电流表的改装 如何把一个电流表变为一个电压表？如何把一个电流表变为一个电压表？ 如何把一个如何把一个3mA的电流表变为一个大量程的电流表变为一个大量程的电压表？的电压表？ 如何把一个如何把一个3mA的电流表变为更大量程的的电流表变为更大量程的电流表

13、电流表0123mA请你判断电阻请你判断电阻R用用两端电压的大小两端电压的大小2900R R用用100gR VR用用对对于于电电压压表表的的作作用用36911()30 1mAV.gIUIRR用用22()60 2mAV.gIUIRR用用()9V0.3mAgggIUIRR用用 电流表电流表串联串联一个一个大电阻大电阻就可以变成一个电就可以变成一个电压表压表 新电压表的新电压表的最大量程最大量程你会计算吗？你会计算吗？0123mA2900aR R用用100gR R用用对对于于电电压压表表的的作作用用max()ggUIRRmaxggURRIVgRRR就就是是电电压压表表的的内内阻阻电电压压表表不不是是断

14、断路路请你判断通过电阻请你判断通过电阻R用用的电流大小的电流大小0123mA10R R用用100gR R用用对对于于新新电电流流表表的的作作用用11223311111mA1mAgI RIIIR用用22222mA2mAgI RIIIR用用2m3 mAA3ggggI RIIRI用用 电流表电流表并联并联一个一个小电阻小电阻就可以变成一个更就可以变成一个更大量程的电流表大量程的电流表 新电流表的新电流表的最大量程最大量程你会计算吗？你会计算吗？maxgggI RIIRmaxgggI RRIIgAgR RRRR就就是是电电流流表表的的内内阻阻电电流流表表不不是是短短路路0123mA10R R用用100

15、gR R用用对对于于新新电电流流表表的的作作用用 把一个满偏电流为把一个满偏电流为0.1mA、内电阻为、内电阻为60的电流表头改装成量程为的电流表头改装成量程为3A的电的电流流表，表，则需要则需要_联一个联一个_ 的电阻；若将的电阻；若将这个表头改装成量程为这个表头改装成量程为6V的电压表，则的电压表，则应应_联一个联一个_ 的电阻。的电阻。并联，并联，0.002；串联，；串联，59940例题例题2:一电压表由电流表一电压表由电流表G与电阻与电阻R串联而串联而成，如图所示若在使用中发现此伏特计成，如图所示若在使用中发现此伏特计的读数总比准确值稍小一些，采用下列哪的读数总比准确值稍小一些，采用下

16、列哪种措施可能加以改进种措施可能加以改进.A在在R上串联一比上串联一比R小得多的电阻小得多的电阻 B在在R上串联一比上串联一比R大得多的电阻大得多的电阻C在在R上并联一比上并联一比R小得多的电阻小得多的电阻 D在在R上并联一比上并联一比R大得多的电阻大得多的电阻 图8-12RGR【D D】3、闭合电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律电源电源“对内对内”的功能的功能 电源内的电场对电电源内的电场对电子运动起什么作用？子运动起什么作用？ 为什么电子还可以为什么电子还可以从电源内部通过？从电源内部通过？ 化学反应提供了另一化学反应提供了另一个力（非静电力）将个力（非静电力）将电子搬运过来电子搬运过来闭合电

17、路中，电流总是从电势高的地方流向电势低的地方？闭合电路中，电流总是从电势高的地方流向电势低的地方？电动势、闭合电路欧姆定律电动势、闭合电路欧姆定律 电动势定义电动势定义 电动势的含义和电压的含义电动势的含义和电压的含义 电动势电动势：每搬运：每搬运1C电荷所产生的电能电荷所产生的电能 电电 压压：每通过：每通过1C电荷所消耗的电能电荷所消耗的电能 电路中的能量守恒电路中的能量守恒WEq 非非WUq 电电= =外外电电路路消消耗耗电电能能+ +内内电电电电源源路路释释放放电电能能消消耗耗电电能能UEqUqq外外内内EUU外外内内纯纯电电阻阻电电路路EIRIrEIRr例：例：电阻电阻R1=R2=R

18、3=1，当电键，当电键K闭合闭合时伏特计示数为时伏特计示数为1.0V，K断开时伏特计示断开时伏特计示数为数为0.8V，求电源电动势和内阻？，求电源电动势和内阻？r= 0.5 E=2.0VkR3R2R1V例：例：有两个电压表有两个电压表,把它们串联起来接到一个高内阻电把它们串联起来接到一个高内阻电源两极上时源两极上时,电压表电压表V1和和V2的读数分别是的读数分别是12V和和6V,若若单独将第二个电压表单独将第二个电压表V2接到该电源两极上时接到该电源两极上时,它的读它的读数为数为12V,则下列说法正确的是则下列说法正确的是:（ ）A. 第一个电压表内阻是第二个电压表内阻的第一个电压表内阻是第二

19、个电压表内阻的2倍倍B. 电源电动势为电源电动势为24V C. 若单独将第一个电压表若单独将第一个电压表V1并接到该电源上时并接到该电源上时,它的读它的读数为数为18VD. 若第二个电压表内阻是若第二个电压表内阻是RV,则电源内阻也等于则电源内阻也等于RVV1V2甲甲V2乙乙V1丙丙V1V2甲甲V2乙乙V1丙丙解：设两表内阻分别为解：设两表内阻分别为R1 , R2 , 三种情况的电流分别三种情况的电流分别 为为I1 , I2 , I3 , 对甲图对甲图 U1=I1 R1=12V U2=I1 R2=6V R1=2R2 I1=E / (R1+R2+r) =E / ( 3R2+r) U2=I1 R2

20、=6V对乙图对乙图 I2=E / (R2+r) U2 = I2 R2 = 12V I2=2I1 3R2+r=2 (R2+r) r= R2 E=I2 (R2 +r) = 2I2 R2 =24V 对丙图对丙图 I3 =E / (2 R2 +r) = E / 3 R2 =2I2 / 3 U3=2I3 R2 =4I2 R2 / 3 = 16V C 错错A B D2 闭合电路的动态分析闭合电路的动态分析 分析方法分析方法:先全局后局部先全局后局部,由表及里由表及里,逐层深入逐层深入,交替使用欧姆定律及串并联关系交替使用欧姆定律及串并联关系 例1：如图8-18所示电路中，当变阻器R的滑动片P向下滑动时，电

21、压表V和电流表A的示数变化情况是 A、V和A的示数都增大B、V和A的示数都减小C、V示数增大A示数减小D、V示数减小A示数增大 图8-18ErR1R2R3PVAR【A A】练习练习. 在图在图3的电路中，当滑动变阻器的滑动的电路中，当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，头向下滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为两灯亮度的变化情况为 BAA灯和灯和B灯都变亮灯都变亮BA灯、灯、B灯都变暗灯都变暗CA灯变亮，灯变亮，B灯变暗灯变暗DA灯变暗，灯变暗，B灯变亮灯变亮RR1解解: R减小减小, R总总减小减小,I 增大增大, U 减小减小,P A=U 2/RA减小减小, A灯变暗灯变暗IA=U/RA减小减小,

22、 I 1=I- IA增大增大,U 1=I 1R1增大增大, UB=U-U1减小减小, P B=UB 2/RB减小减小, B灯变暗灯变暗.B例例3:如右图所示电路中，闭合电键，灯如右图所示电路中，闭合电键，灯L1 、L2 正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1 变变亮，灯亮，灯L 2变暗，电流表的读数变小，根据分析，变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是（发生的故障可能是（ ）A.R1 断路断路 B.R2 断路断路 C.R3 短路短路 D .R4 短路短路A 4、电路中的能量问题、电路中的能量问题从能量角度来看待闭合电路从能量角度来看待闭合电

23、路UEqUqq外外内内电电源源产产生生的的电电能能= = 外外电电路路消消耗耗的的电电能能+ +内内电电路路消消耗耗的的电电能能It UIt EIt U外外内内源源路路UEIUII外外内内:IE 电电源源的的释释放放功功率率:IU外外电电源源的的输输出出功功率率:IU内内电电源源的的内内耗耗功功率率问题问题1 已知如图，已知如图，E =6V，r =4，R1=2，R2的阻值变化范围是的阻值变化范围是 010。求：电源的最大输出功率；求：电源的最大输出功率；R1上消耗的最上消耗的最大功率；大功率；R2上消耗的最大功率。上消耗的最大功率。E =6 V r=4 R2=0-10 R1=2 解：解：R2=

24、2时，外电阻等于内电阻，电源输出功率时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为最大为P=E2/4r=36 / 16 = 2.25W；R1是定值电阻，电流越大功率越大，所以是定值电阻，电流越大功率越大，所以R2=0时时, R1上消耗的功率最大为上消耗的功率最大为P=E/(R1+r)2 R1=12=2W；把把R1也看成电源的一部分，也看成电源的一部分，等效电源的内阻为等效电源的内阻为R1+r= 6，所以，当所以，当R2=6时，时，R2上消耗的上消耗的功率最大为功率最大为P=E2/4r=36/(4 6)= 1.5W。在图所示的电路中，电池的电动势E5V，内电阻r10，固定电阻R90，R0是可变电阻，在

25、R0由零增加到400的过程中，求：（1）可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大热功率。（2）电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和。 RR0例题例题1、如图所示，直线、如图所示，直线A为电源的路端电压为电源的路端电压U与电与电流流I的关系图象，直线的关系图象，直线B是电阻是电阻R两端的电压两端的电压U与其中与其中电流电流I的关系图象。用该电源与电阻的关系图象。用该电源与电阻R组成闭合电路。组成闭合电路。此时此时电源的输出功率：电源的输出功率：P出出电源释放的功率：电源释放的功率：P释释电源的内耗功率：电源的内耗功率：P内内电源的效率：电源的效率：图线图线A A依据的规律为：依据的规

26、律为：4W6W2W66.7%U=E-Ir 30.5I在图线上如何找出上述功率？在图线上如何找出上述功率？I/AAB0123U/V246如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线.抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线.若A、B的横坐标为1 A，那么AB线段表示的功率等于 A. 1 W B. 3 W C. 2 W D. 2.5 W有一起重机用的直流电动机，如下图所示，其有一起重机用的直流电动机，如下图所示，其内阻内阻r =0.8,线路电阻线路电阻R=10，电源电压，电源电压U=150V，伏特表示数为，伏特表示数为110V，求：，求：（1）通过电动机电流；

27、）通过电动机电流； (4A)（2）输入到电动机的功率）输入到电动机的功率P入入； (440W)（3）电动机的发热功率）电动机的发热功率Pr； (12.8W)（4）电动机的机械功率；）电动机的机械功率； (427.2W)（5）起重机的效率。）起重机的效率。 (71.2)书书54页例题页例题1 电动机的工作原理是什么？电动机的工作原理是什么？ 为什么电动机会生热？为什么电动机会生热？ 为什么电动机两端电压与线为什么电动机两端电压与线圈电阻之比圈电阻之比不等于不等于通过电动通过电动机的电流机的电流M220V220VM理理想想MR2V218V 没有电阻的理想电机会承担电压吗？没有电阻的理想电机会承担电

28、压吗？微型吸尘器的直流电机内阻一定，当加微型吸尘器的直流电机内阻一定，当加上上0.3V的电压时，通过的电流为的电压时，通过的电流为0.3A，此时电机未转，当加的电压为此时电机未转，当加的电压为2.0V时，时，电流为电流为0.8A，这时电机正常工作，则吸，这时电机正常工作，则吸尘器的效率为多少？尘器的效率为多少？60%5、含有电容的电路、含有电容的电路如图所示，如图所示，E=10V，R1=4 ，R2=6 ，C=30F，电池内电阻可忽略。，电池内电阻可忽略。（1）闭合开关）闭合开关S，求稳定后通过，求稳定后通过R1的电流。的电流。（2）然后将开关）然后将开关S断开，求这以后流过断开，求这以后流过R1的的总电量。