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1、第13讲稳恒电流第1页，共75页，编辑于2022年，星期日【知识要点】一、部分电路一、部分电路二、全电路二、全电路三、电阻的测量三、电阻的测量第2页，共75页，编辑于2022年，星期日一、部分电路一、部分电路1、电流电荷的定向移动形成电流电流的微观表达式:第3页，共75页，编辑于2022年，星期日2、电阻、电阻定律（1）电阻 表示导体对电流阻碍作用的物理量我们定义加在导体两端的电压U与通过导体的电流I之间的比值，叫做导体的电阻，用R表示写成公式为 导体的电阻由导体本身的物理条件决定，而与加在导体两端的电压及通过导体的电流无关第4页，共75页，编辑于2022年，星期日（2）电阻定律 在温度不变时
2、，导线的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比，写成公式为式中是比例常数，对于不同的材料，比例常数的值是不同的这说明该比例常数是个与材料有关的物理量，它反映了材料导电性能的好坏，我们把它叫做材料的电阻率如果我们知道某种材料的导体的长度L、横截面积S及电阻R，那么该种材料的电阻率为第5页，共75页，编辑于2022年，星期日3、欧姆定律 导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比写成公式为第6页，共75页，编辑于2022年，星期日4、电功、电功率（1）电功 电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比，即 W=Uq=UIt（2）电功率 电流所做的功W跟完
3、成这些功所用时间t的比值叫做电功率用P表示电功率，那么一段电路上的电功率，跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比，即 P=UI第7页，共75页，编辑于2022年，星期日（3）用电器的额定值 用电器在正常工作条件下的电功率、电压、电流分别叫做用电器的额定功率、额定电压、额定电流用电器通常标明额定功率和额定电压 用电器在额定电压下工作，它的实际功率是额定功率，实际电流是额定电流如果用电器不在额定电压下工作它的实际功率就不等于额定功率，实际电流也不等于额定电流第8页，共75页，编辑于2022年，星期日5、焦耳定律电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比用Q表示电流通过导体产
4、生的热量，则对于纯电阻电路，电流所做的功跟产生的热量相当，电能完全转化为电路的内能此时欧姆定律成立，因而下面三个计算式是等价的对于非纯电阻电路，电流所作的功跟产生的热量不相等，电能除部分转化为内能外，还要转化为机械能此时部分电路的欧姆定律不再适用，前边三个公式不等价，但电功的计算仍为 W=UIt，电热的计算公式仍为第9页，共75页，编辑于2022年，星期日6、串联电路与并联电路（1）串联电路的性质第10页，共75页，编辑于2022年，星期日（2）并联电路的性质第11页，共75页，编辑于2022年，星期日二、全电路二、全电路1、电源的电动势 当电源把电量为q的正电荷从电源的负极移至电源的正极过程
5、中，（与其它形式的能转化为电能相对应的）非静电力所做的功W非与电量q的比值，称为电源的电动势电动势用表示，则 电源的电动势是表示电源将其它形式的能转化为电能的本领的物理量它在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压第12页，共75页，编辑于2022年，星期日2、闭合电路的欧姆定律 闭合电路里的电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比若用表示电源的电动势，那么闭合电路的欧姆定律可表达为第13页，共75页，编辑于2022年，星期日部分电路部分电路第14页，共75页，编辑于2022年，星期日全电路全电路第15页，共75页，编辑于2022年，星期日3、电源的工作特性（1）电源的输出电流与外电
6、路电阻第16页，共75页，编辑于2022年，星期日（2）电源的路端电压与外电路电阻第17页，共75页，编辑于2022年，星期日（3）电源的路端电压与输出电流第18页，共75页，编辑于2022年，星期日（4）电源的输出功率与外电路电阻第19页，共75页，编辑于2022年，星期日（5）电源的输出功率与输出电流第20页，共75页，编辑于2022年，星期日4、串联电池组与并联电池组（1）串联电池组第21页，共75页，编辑于2022年，星期日（2）并联电池组第22页，共75页，编辑于2022年，星期日三、电阻的测量三、电阻的测量1、伏安法测电阻第23页，共75页，编辑于2022年，星期日2、伏安法测电源
7、的电动势与内电阻（1）电路（2）原理第24页，共75页，编辑于2022年，星期日（3）数据记录及处理（4）结论第25页，共75页，编辑于2022年，星期日3、用万用表的欧姆档测电阻的原理第26页，共75页，编辑于2022年，星期日IxRx欧姆表的标度与电流表的标度间的对照表第27页，共75页，编辑于2022年，星期日用万用表的欧姆档测电阻的操作要点（1）档位的选择 先估计待测电阻的阻值，其阻值与哪个档位的中值电阻接近，就选择哪个档位（2）电调零 每次选择档位后，都要让表笔短接，调节表上的电位器使指针达到满偏，即指向电阻的零刻度（3）隔离待测电阻 必须使待测电阻与电路完全隔离开，才可实施对待测电
8、阻的测量第28页，共75页，编辑于2022年，星期日4、测金属的电阻率用伏安法（安培计外接）测金属丝的电阻R；用米尺测金属丝的长度L：用千分尺测金属丝的直径d，则金属丝的横截面积为那么可间接测出金属的电阻率为第29页，共75页，编辑于2022年，星期日【典型例题】例例1 如图的电路中，r是已知的，若要使AB两端之间的电阻仍为r，则图中的电阻R和r的数值关系是AR=3rBR=2.5rCR=2rDR=1.5r第30页，共75页，编辑于2022年，星期日答：选项D正确第31页，共75页，编辑于2022年，星期日的示数如何变化？第32页，共75页，编辑于2022年，星期日第33页，共75页，编辑于20
9、22年，星期日即x增大时,I1先减小后增大;第34页，共75页，编辑于2022年，星期日或单调的减小。电流表A1的示数由 开始逐渐减小到电流表A2的示数,由零开始不断增大,直到最大值第35页，共75页，编辑于2022年，星期日 说说明明：相当一批电学问题中涉及到求极值的问题，本题即为一例读者应总结并熟悉求解物理极值问题的两类基本方法：一类是主要依靠物理原理或物理规律，依靠具体问题所提供的物理情景去寻找具体问题的极值；另一类是依据中学数学中求极值的知识去分析和解决具体物理问题中的极值第36页，共75页，编辑于2022年，星期日例例3 在图所示的电路中，电池电动势=5V，内电阻r=10，固求：（2
10、）电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和满足某个条件才可以。第37页，共75页，编辑于2022年，星期日热功率，即此式展开化简得值为第38页，共75页，编辑于2022年，星期日是1/16W；r和R上消耗热功率之和的最小值是0.01W第39页，共75页，编辑于2022年，星期日说明：说明：本题可以把固定电阻和电池合在一起看作电动势为及内电 出的功率（也是外电阻得到的电功率）最大，且电源输出的最大功率为概念在解题时很有用第40页，共75页，编辑于2022年，星期日 例例4 如图所示，在U-I图像中，直线a表示一个定值电阻R，直线b表示一个电池的伏安特性将此电池与此定值电阻组成闭合电路，则
11、电池每秒钟有多少化学能转化为电能量？电池的输出效率多大？分分析析：在U-I图像中，定值电阻的伏安特性曲线是一条过坐标原点的直线，根据欧姆定律可知，这条直线的斜率就是电阻的阻值R在U-I图像中，一个电源的伏安特性曲线是一条负斜率直线，直线的纵截距就是“电路断路时的路端电压”，即电源的电动势，直线的斜率的绝对值就是电源的内电阻电源是将其他形式的能量转化为电能量的装置，化学电池就是将化学能转化为电能的设备电池的转化功率等于其电动势与供电电流的乘积第41页，共75页，编辑于2022年，星期日解：解：由图可知，定值电阻R为由图可见，直线b的纵截距为6V，其内阻r为将电阻与电池串联组成电路时，电池供电电流
12、I为第42页，共75页，编辑于2022年，星期日电池每秒钟转化为电能的化学能为 E=It=2A6V1s=12J电池的输出效率为答：电池每秒钟有12J的化学能转化为电能电池的输出效率为66.7第43页，共75页，编辑于2022年，星期日电键闭合时，电动机输出的机械功率第44页，共75页，编辑于2022年，星期日这时通过电源的电流为通过电动机的电流为电动机输出的机械功率为 =1.5W答：电动机输出的机械功率是1.5W第45页，共75页，编辑于2022年，星期日算并联电阻今后遇到电动机与另一电阻串联或并联时，一定不要用电动机的线圈电阻和其他电阻求串联电阻或并联电阻第46页，共75页，编辑于2022年
13、，星期日例例6 如图所示的电路中，小灯泡的额定电压与额定功率分别为6V，3W，其中消耗的功率等于2W当灯泡换成9V，3W时，要使该灯上的消耗的功率小于2W，则电源的电动势与内阻分别应满足什么条件？分分析析 该题各状态下的等效电路非常简单，因而从物理角度来说，公式组合很容易，但作为87年的高考题（数据略有改动），得分率相当低，其原因是数学运算较复杂，同时学生遗忘了其中自然边界条件的分析第47页，共75页，编辑于2022年，星期日从式，可得：第48页，共75页，编辑于2022年，星期日解得：-18r18从实际情况可知，r0，故r的条件为0r18，由式可得：将r条件代入可得：此即应满足的条件从上述两
14、个例子中，我们大略可知，这类习题在计算中，当各状态的等效电路确定后，公式的组合一般不难，但在具体运算中，要注意运算的技巧及对各结果进行分析第49页，共75页，编辑于2022年，星期日例例7 如图电路中，电流表的示数为0.75A，电压表的示数为2V，为0.8A，电压表的示数将变为3.2V，试求：（1）电路中烧断的定值电阻是哪一只；（3）电源电动势和内电阻r分分析析：某一电阻被烧断后，其阻值变为无穷大，该部分电路成为断路，无电流通过由于某电阻烧断前、后，电流表均有一定示数，说明 根据某电阻烧断前后，电流表和电压表的两组示数，可用欧姆定律列出方程求解有关电学量第50页，共75页，编辑于2022年，星
15、期日第51页，共75页，编辑于2022年，星期日那么R2被烧断前，那么R2被烧断后，解得，第52页，共75页，编辑于2022年，星期日【反馈练习】1.答案答案:A第53页，共75页，编辑于2022年，星期日2图中是a、b两个直流电源的伏-安特性曲线，由图可知两个电源的电动势大小和内电阻大小关系是答案答案:A第54页，共75页，编辑于2022年，星期日 3电路如图所示，由一个电池、3个可变电阻以及一个竖直放置的平行板电容器组成，电容器两板间有一个带电液滴恰好处于静止状态现要使带电液滴向上加速运动，可行办法是答案答案:CD第55页，共75页，编辑于2022年，星期日4是A电源的输出功率不断增大B电
16、源的输出效率不断减小答案答案:ABCD第56页，共75页，编辑于2022年，星期日 5关于电源电动势，下列说法中正确的是 A电源电动势大，表示电源将其他形式的能量转化成电能的数量多 B电源电动势大，表示电路中每通过单位电量（1C）时，电源将其他形式的能转化成电能的数量多 C电源电动势在数值上等于外电路断开时的路端电压 D电源电动势在数值上等于外电路短路时电源内电阻上的电势降落答案答案:BCD第57页，共75页，编辑于2022年，星期日 6电路如图所示，当滑线变阻器的滑动触点向b端移动时，答案答案:A第58页，共75页，编辑于2022年，星期日 7在图所示的电路中，已知电容C=2F，电源电动势=
17、12V，量答案答案:D第59页，共75页，编辑于2022年，星期日 用中发现此伏特计的读数总比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可能加以改进 A在R上串联一比R小得多的电阻 B在R上串联一比R大得多的电阻 C在R上并联一比R小得多的电阻 D在R上并联一比R大得多的电阻答案答案:D第60页，共75页，编辑于2022年，星期日 9一个标有“220V60W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220V，在此过程中，电压（U）和电流（I）的关系可用图线表示题中给出图的4个图线中，肯定不符合实际的是答案答案:ACD第61页，共75页，编辑于2022年，星期日10如图所示，A、B两端的电压U恒定，干路中的
18、定值电阻的阻按图示电路滑动变阻器滑片P由b端逐渐向a端移动的过程中，电流表答案答案:AD第62页，共75页，编辑于2022年，星期日答案答案1、A 2、A 3、CD 4、ABCD 5、BCD6、A 7、D 8、D 9、ACD 10、AD第63页，共75页，编辑于2022年，星期日【课后练习】_.答案答案:322第64页，共75页，编辑于2022年，星期日 2甲、乙两地之间有2根通讯导线，两地相距110km由于大风刮倒树木压在通讯线上，使导线局部损坏为查出导线受损地点，在甲地两导线间接10V电压，在乙地两导线间接一电压表，表上指针示数为2V；在乙地两导线间接10V电压，在甲地两导线间接一电压表，
19、表上指针示数为6V，求导线受损地点离甲地多远？答答案案:94.3千米第65页，共75页，编辑于2022年，星期日 3A灯的额定值为“110V40W”，B灯的额定值为“110V60W”，电源电压为220V为使A、B两灯都正常发光，电源消耗的电功率至少应有多大？答答案案：在A灯上并联一个阻值为605的匹配电阻后与B灯串联，再接到220V电源上，能使A、B两灯都正常发光此时电源消耗的电功率为120W，已是最小值了第66页，共75页，编辑于2022年，星期日4.流方向均向右试求：（2）电压表左、右两接柱a、b哪一个是正接线柱？哪一个是负接线柱？线柱，左接线柱a应是负接线柱第67页，共75页，编辑于20
20、22年，星期日5.（2）若和分别为理想电流表和理想电压表，则两表示数各多大？答案答案：（1）3伏，5伏；（2）0.2安，6伏；（3）0.5安，0.9安第68页，共75页，编辑于2022年，星期日6.中答案答案：BC第69页，共75页，编辑于2022年，星期日7电路如图所示，已知电源电动势=6.3V，内电阻r=0.5，固K，调节滑动变阻器的触点，求通过电源的电流范围答案答案：2.13.0安第70页，共75页，编辑于2022年，星期日8.第71页，共75页，编辑于2022年，星期日9电路如图所示，电池电动势=6V，内电阻r=4，定值电阻大？大？大？率为2.25瓦第72页，共75页，编辑于2022年
21、，星期日 10每个电池的电动势1=1.5V、内电阻r1=0.45用这样的电池组成电池组，对一个额定值为“15V，150W”的低压直流用电器R直接供电（不再使用其他匹配电阻），至少要用几节电池才能保证用电器正常工作？答案：用20节电池串联成一组，再用6组并联组成电源，对用电器R直接供电，R可正常工作第73页，共75页，编辑于2022年，星期日课后练习答案课后练习答案1322294.3千米3答：在A灯上并联一个阻值为605的匹配电阻后与B灯串联，再接到220V电源上，能使A、B两灯都正常发光此时电源消耗的电功率为120W，已是最小值了 线柱，左接线柱a应是负接线柱5（1）3伏，5伏；（2）0.2安，6伏；（3）0.5安，0.9安6BC72.13.0安第74页，共75页，编辑于2022年，星期日10答：用20节电池串联成一组，再用6组并联组成电源，对用电器R直接供电，R可正常工作率为2.25瓦第75页，共75页，编辑于2022年，星期日