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1、第第1 1讲 恒定恒定电流的基本概念流的基本概念（1）2021/8/8 星期日1考点要求说明欧姆定律电阻定律电阻的串联、并联电源的电动势和电阻闭合电路的欧姆定律电功率、焦耳定律2021/8/8 星期日2本章为历年高考考点分布的重点区之一，历年考题中均有体现，特别是规定的学生实验，不论是实验原理的考查，还是器材连接、数据处理、误差分析等，年年试题中都有所涉及，考得既具体又灵活而稳恒电路分析的问题，也是高考试题的计算题常考内容2021/8/8 星期日3“恒定电流”试题涉及面广，其显著特点是突出主干知识，没有偏题、怪题和难题建议从以下几个方面进行复习1掌握电路、电流、电阻、电压、电动势、电功、电功率
2、、电热等基本概念，并准确理解其物理含义2掌握电阻定律、焦耳定律、欧姆定律等基本规律，熟悉其适用条件和适用范围并能熟练应用2021/8/8 星期日43掌握闭合电路的欧姆定律，熟悉闭合电路中各个物理量变化的特征与规律如电路的动态分析问题、分析电路故障问题、含容电路问题4掌握串、并联的基本特征，能熟练地求解包括串、并联的混联电路，如复杂电路的简化5掌握“伏安法”测量电阻、电源电动势等电学量的方法，懂得相关的原理6掌握基本的电学仪器的构造特征及使用方法特别是电路设计问题2021/8/8 星期日5一、电流一、电流1定义：电荷的定向运动即电流 2条件：导体两端有电压(1)导体提供大量的自由电荷金属导体中的
3、自由电荷是自由电子，电解液中的自由电荷是正、负离子(2)导体两端加电压就在导体中建立了恒定电场(3)形成了恒定电场以后电荷就在电场力的作用下开始定向移动2021/8/8 星期日6说明：理解导线中的电场时要注意：产生稳恒电流的电路中的电场是合电场(E)它由两部分组成：一是电源的电场(E0)；二是导线两侧的堆积电荷的电场(E)稳恒电流的电路中的电场是恒定电场，因为电路中的电荷分布是稳定的，但不是静态的绝对稳定，而是动态稳定就电路中任一微元来讲，流走多少电荷，就补充等量的电荷，所以由电荷形成的电场也是稳定的2021/8/8 星期日73电流的大小电流强度简称电流.(1)宏观定义：说明：在电解液导电时，
4、是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式Iq/t计算电流强度时应引起注意(2)微观定义：IneSv2021/8/8 星期日8说明：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在金属导电的微观解释中，有三个速率不可混淆：a自由电子热运动的平均速率b自由电子定向移动的速率定向移动速率约105m/s，远小于自由电子热运动的平均速率105m/s，更小于电场的传播速率3108m/s，c电场的传播速率(等于光速)这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用2021/8/8 星期日9(3)国际单位：安培(A)1A103mA106A4电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电
5、流方向5电流是标量6电流的分类：方向不随时间变化的电流叫直流，方向随时间变化的电流叫交流，大小方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流2021/8/8 星期日10二、电阻和电阻率二、电阻和电阻率1电阻定义：导体两端的电压与通过导体中的电流的比值叫导体的电阻定义式：RU/I，单位：.2电阻决定式(电阻定律)：适用条件：粗细均匀的导线；浓度均匀的电解液3电阻意义：反映了导体的导电性能，即导体对电流的阻碍作用说明：电阻是导体本身的属性，跟导体两端的电压及通过电流无关2021/8/8 星期日114电阻率定义式 ，单位：m.意义：反映了材料的导电性能5电阻率说明：(1)有些材料的电阻率随温度升高而增大(如金
6、属)；有些材料的电阻率随温度升高而减小(如半导体和绝缘体)；有些材料的电阻率几乎不受温度影响(如锰铜)(2)半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，而且电阻随温度的增加而减小，这种材料称为半导体特性：光敏特性、热敏特性和掺杂特性可制作光敏电阻和热敏电阻2021/8/8 星期日12半导体的导电性能介于导体与绝缘体之间，电阻率约为10-5m106m.半导体的应用：a热敏电阻：能够将温度的变化转化成电信号，测量这种电信号，就可以知道温度的变化b光敏电阻：光敏电阻在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中起到自动开关的作用c晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电路d半导体可制成半导体激光器、半导
7、体太阳能电池等2021/8/8 星期日13(3)超导体a超导现象：某些物质在温度降到绝对零度附近时，电阻率突然降到几乎为零的现象这种现象叫超导现象，处于这种状态下的导体叫超导体b应用：超导电磁铁、超导电机等c转变温度(TC)：材料由正常状态转变为超导状态的临界温度2021/8/8 星期日14三、电源电动势三、电源电动势电源是将其他形式的能转化成电能的装置1电源电动势(1)物理意义：表示电源把其他形式的能通过非静电力做功转化为电能的本领大小电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其他形式的能转化成电能的数值就越多(2)定义：在电源内部非静电力所做的功W与移送的电荷量q的比值，叫电源的电动势，用
8、E表示定义式为：EW/q.2021/8/8 星期日15注意：电动势的大小由电源中非静电力的特性(电源本身)决定，跟电源的体积、外电路无关 电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压 电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功2021/8/8 星期日162电源(池)的几个重要参数(1)电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关(2)内阻(r)：电源内部的电阻(3)容量：电池放电时能输出的总电荷量其单位是：Ah，mAh.注意：对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小如1号电器与5号电池：电动势一样，但1号的容量大，内阻小
9、2021/8/8 星期日173电动势与电势差(1)电势差：UW/q，单位：V说明：EW/q中的W表示非静电力做功W非；UW/q中的W表示静电力做功W电在电源外部的电路中，是静电力对自由电荷做正功，电流由电源的正极流向负极，沿电流方向电势降低；而在电源内部是电荷受的非静电力克服静电力做功，电流由负极流向正极，沿电流电势升高2021/8/8 星期日18(2)电动势和电压：这两个物理量虽然有相同的单位和相类似的计算式，而且都是描述电路中能量转化的物理量，但在能量转换方式上有着本质的区别：电动势是由电源本身的性质决定的，与外电路无关，电路两端的电压不仅与电源有关，还与电路的具体结构有关2021/8/8
10、 星期日19电动势是表示电源内非静电力做功，将其他形式的能量转化为电能本领的物理量，在数值上等于非静电力在电源内部把单位正电荷从负极移送到正极所做的功而电压是描述电能转化为其他形式能量的物理量，在数值上等于电场力在外电路移动单位正电荷所做的功2021/8/8 星期日20四、部分电路欧姆定律和伏安特性曲线四、部分电路欧姆定律和伏安特性曲线1部分电路欧姆定律(1)内容：通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比(2)表达式：或 或(3)适用条件：金属或电解液导电2021/8/8 星期日212伏安特性曲线：(1)定义：导体的电流随电压变化的关系曲线叫做伏安特性曲线(2)意义：斜率或者斜
11、率的倒数表示电阻(3)对于金属、电解液：在不考虑温度的影响时其伏安特性曲线是过原点的倾斜的直线，这样的导体叫线性导体，否则为非线性导体2021/8/8 星期日22五、电功和电热五、电功和电热1电功：电流所做的功，计算公式为WqUUIt.(适用于一切电路)，考虑到纯电阻电路中有UIR，所以还有WI2RtU2t/R(适用于纯电阻电路)2.电热：电流通过导体时，导体上产生的热量计算公式为QI2Rt(适用于一切电路)，考虑到纯电阻电路中有UIR，所以也有QUItU2t/RI2Rt(适用于纯电阻电路)2021/8/8 星期日233电功与电热的关系(1)纯电阻电路：电流做功将电能全部转化为热能，所以电功等
12、于电热QW.(2)非纯电阻电路：电流做功将电能转化为热能和其他形式的能(如机械能、化学能等)，所以电功大于电热，由能量守恒可知WQE其他或UItI2RtE其他 2021/8/8 星期日244电功率：单位时间内电流做的功计算公式PW/tUI(适用于一切电路)，对于纯电阻电路PI2RU2/R.5热功率：单位时间内电流通过导体时产生的热量计算公式PQ/tI2R(适用于一切电路)，对于纯电阻电路还有PUIU2/R.6电功率与热功率的关系：纯电阻电路中，电功率等于热功率非纯电阻电路中，电功率大于热功率2021/8/8 星期日257额定功率和实际功率：用电器正常工作时所消耗的功率叫额定功率当用电器两端电压
13、达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额U额I额，对于纯电阻用电器，P额U/R.如果加在用电器两端的电压小于额定电压时，用电器所消耗的功率(实际功率)就小于额定功率2021/8/8 星期日26六、串并联电路六、串并联电路电路串联电路(P、U与R成正比)并联电路(P、I与R成反比)电阻关系R串R1R2R31/R并1/R11/R21/R3电流关系I总I1I2I3I并I1I2I3电压关系U总U1U2U3U总U1U2U3功率分配P总P1P2P3P总P1P2P32021/8/8 星期日27说明：串联电路的总电阻大于任何一个分电阻，并联电路的总电阻小于任何一个支路的电阻；而不论串联还是并联还是混联，当电路中某支路电阻增大时，则总电阻也增大，反之亦然2021/8/8 星期日282021/8/8 星期日29