《恒定电流理论的知识点和规律复习_中学教育-高考.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《恒定电流理论的知识点和规律复习_中学教育-高考.pdf（19页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、恒定电流 1、电流(1)概念：电荷的定向移动形成电流。(2)产生电流的条件 内因：要有能够自由移动的电荷自由电荷。外因：导体两端存在电压在导体内建立电场。干电池、蓄电池、发电机等都是电源，它们的作用是提供并保持导体的两端的电压，使导体中有持续的电流。(3)电流的方向：正电荷的定向移动方向为电流方向。总结：在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。在电解质溶液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反。一、知识网络 二、画龙点睛 概念(4)电流 定义：通过导体横截面的电荷量 q 跟通过这些电荷量所用的时间 t 的比值称为电流。公式：I q t (量度式)单位
2、：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是 A。电流的常用单位还有毫安(mA)和微安(A)，它们之间的关系是：1 mA103A 1A106A 测量仪器 在实际中，测量电流的仪器是电流表。(5)直流与恒定电流 直流：方向不随时间而改变的电流叫做直流。恒定电流：方向和强弱都不随时间而改变的电流叫做恒定电流。例题：关于电流的方向，下列叙述中正确的是()A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向 B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定 C.不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向 D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同
3、.解析：正确选项为 C。电流是有方向的，电流的方向是人为规定的.物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向一定与电流的方向相反.例题：某电解质溶液，如果在 1 s 内共有 5.01018个二价正离子和 1.01019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？解析：设在 t1 s 内，通过某横截面的二价正离子数为 n1，一价离子数为 n2，元电荷的电荷量为 e，则 t 时间内通过该横截面的电荷量为 q(2n1N2)e，所以电流为 I q t3.2 A。例题：氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为 R 的圆轨道上做匀速圆周运动.已知电子的电荷量
4、为 e，运动速率为 v，求电子绕核运动的等效电流多大？解析：取电子运动轨道上任一截面，在电子运动一周的时间 T 内，通过这个截面的电量 qe，由圆周运动的知识有：T2Rv 根据电流的定义式得：I q tev2R 例题：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=1.60 10-19C。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，其中的质子数分别为 n1和n2，则 n1n2=_。电荷自由电荷外
5、因导体两端存在电压在导体内建立电场干电池蓄电池发电机等都是电源它们的作用是提供并保持导体的两端的电压使导体中有持续的电流电流的方向正电荷的定向移动方向为电流方向总结在金属导体中电流的方向与相反电流定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用的时间的比值称为电流量度式公式单位在国际单位制中电流的单位是安培简称安符号是电流的常用单位还有毫安和微安它们之间的关系是测量仪器在实际中测量电流的仪流叫做恒定电流例题关于电流的方向下列叙述中正确的是金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向在电解质溶液中有自由的正离子和负离子电流方向不能确定不论何种导体电流的方向规定为正电荷定向移动的方向电流的解：按定
6、义，.1025.6,15eItntneI 由于各处电流相同，设这段长度为 l，其中的质子数为 n 个，则由vnlnevIvlttneI1,得和。而12,212212ssnnsvasv 3、导体的伏安特性(1)导体的伏安特性曲线 导体的伏安特性曲线 用纵轴表示电流 I，用横轴表示电压 U，画出的 IU 图线叫做导体的伏安特性曲线。如下图所示，是金属导体的伏安特性曲线。图线斜率的物理意义 在 IU 图中，图线的斜率表示导体电阻的倒数。即 ktanIU1R 图线的斜率越大，电阻越小。右图中 R1R2。线性元件和非线性元件 a线性元件：伏安特性曲线是过坐标原点的直线，这样的元件叫线性元件。b非线性元件
7、：伏安特性曲线不是直线，这样的元件叫非线性元件。注意：欧姆定律不适用的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线，都是非线性元件。4、电流的微观表达式(1)三种速率 热运动的平均速率：金属导体中的大量自由电子在不停地做无规则热运动，热运动的平均速率很大，但从其宏观效果上看，没有电荷的定向移动，因而热运动的平均速率对形成电流没有贡献。定向移动的平均速率：导体中自由电荷定向移动的平均速率是很小的，但就是这一定向移动的速率使电荷定向移动形成了电流。电场传播速率：电场的传播速率等于真空中的光速，电路一接通，导体中民光速的速率在各处建立电场，导体中各处的自由电荷几乎同时开始做定向移动，整个电路
8、几乎同时形成电流。(2)电流的微观表达式 如图所示，AD 表示粗细均匀的一段导体，两端加以一定的电压。设导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为 v，导体的横截面积为 S，导体中每单位体积的自由数为 n，每个自由电荷所带的电荷量为 q。导体中单位时间内能够通过截面 C 的自由电荷分布 导体中单位时间内能够通过截面 C 的自由电荷分布在以截面 C 为底，速率 v 为长的导体中。单位时间内能够通过截面 C 的自由电荷数 NnVnvS 单位时间内能够通过截面 C 的电荷量 I U O R1 R2 q A B C D v I U O I U RU/I 电荷自由电荷外因导体两端存在电压在导体内建立电场干电
9、池蓄电池发电机等都是电源它们的作用是提供并保持导体的两端的电压使导体中有持续的电流电流的方向正电荷的定向移动方向为电流方向总结在金属导体中电流的方向与相反电流定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用的时间的比值称为电流量度式公式单位在国际单位制中电流的单位是安培简称安符号是电流的常用单位还有毫安和微安它们之间的关系是测量仪器在实际中测量电流的仪流叫做恒定电流例题关于电流的方向下列叙述中正确的是金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向在电解质溶液中有自由的正离子和负离子电流方向不能确定不论何种导体电流的方向规定为正电荷定向移动的方向电流的QNqnqvS 电流的微观表达式 IQtnqv
10、S 4、半导体(1)半导体 导电性能介于导体和绝缘体之间，而且电阻不随温度的增加而增加，反随温度的增加而减小，这种材料称为半导体。(2)从电阻率的观点认识导体、绝缘体、半导体 金属导体的电阻率约为 108106m 绝缘体的电阻率约为 1081018m 半导体的电阻率介于导体和绝缘体之间，约为 105106m 5、半导体的导电特性(1)半导体的热敏特性：半导体材料的电阻随温度升高而减小，称为半导体的热敏特性。(2)半导体的光敏特性：半导体材料的电阻随光照而减小，称为半导体的光敏特性。(3)半导体的掺杂特性：在纯净的半导体材料中掺入微量的杂质，会使它的电阻急剧变化，半导体的导电性能大大增强，称为半
11、导体的掺杂特性。例题：家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是 PTC 元件，PTC元件是由酞酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图 4 所示，由于这种特性，PTC 元件具有发热、控温两重功能，对此以下说法中正确的是()A通电后其功率先增大后减小 B通电后其功率先减小后增大 C当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 t1至t2的某一值不变 D当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 t1或 t2不变 解析：根据 PTC 元件的电阻率随温度变化的曲线，可知在常温下，它的电阻是相当小的，通入电流以后，随着温度的升高，其电阻率先变小后增大，那么它的功率先变大，后变小，温度保持在
12、在 t1至 t2的某一值不变，这时候电路处于稳定状态，如果温度再升高，电阻率变大，导致电流变小，温度就会降下来；如果温度降低，电阻率减小，导致电流变大，温度就会升上去，所以本题正确答案为：A、C。例题：一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻 R 随温度 t 变化的关系如图 5所示的实线，由于环境温度、熨烫衣服的厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大的范围内波动，易损坏衣服。有一种用主要成份为 BaTiO3的称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快，能自动控制温度的特点，PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图中实线所示。(1)为什么原处于冷态的“P
13、TC”熨斗刚通电时，比普通电熨斗升温快？(2)通电一段时间后，电熨斗温度稳定在什么范围内？(3)简析 PTC 发热元件的自动控温过程。解析：解答此题的关键是要看懂图中涉及的物理量的含义：图线说明合金的电阻基本上不随温度的变化而变化；图线说明在较低的温度下，“PTC”材料的电阻基本不变，但在某一温度范围内电阻会突变。R/O t/t4 t2 t6 t8 /m O 1 t/t1 t2 电荷自由电荷外因导体两端存在电压在导体内建立电场干电池蓄电池发电机等都是电源它们的作用是提供并保持导体的两端的电压使导体中有持续的电流电流的方向正电荷的定向移动方向为电流方向总结在金属导体中电流的方向与相反电流定义通过
14、导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用的时间的比值称为电流量度式公式单位在国际单位制中电流的单位是安培简称安符号是电流的常用单位还有毫安和微安它们之间的关系是测量仪器在实际中测量电流的仪流叫做恒定电流例题关于电流的方向下列叙述中正确的是金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向在电解质溶液中有自由的正离子和负离子电流方向不能确定不论何种导体电流的方向规定为正电荷定向移动的方向电流的(1)由图可知，冷态的“PTC”材料的电熨斗电阻比一般电熨斗电阻小，所以发热功率PU2/R 较一般电熨斗大，所以在相同的时间内“PTC”升温快。(2)由图可知，温度自动稳定在 t6tt8范围内。(3)当熨斗温度升
15、高到 t6后，“PTC”材料的电阻急剧增大，电功率变小，此时如果散热功率大于电功率，熨斗温度会下降，当温度降低时，电阻 R 急剧减小，电功率增大，温度又升高，因而熨斗的温度能稳定在一定的范围内。例题：如图所示，为在温度为 10左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图。箱内的电阻 R120k，R,210k，R340k，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度的变化的图线如图 7(b)所示，当 a、b 两端电压Uab0 时，电压鉴别器会令开关 K 接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高，当 Uab0 时，电压鉴别器会 K 断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在多少摄氏度。解析：在 Uab0 时，K接通，箱内
16、的温度提高，导致 Rt减小。当 Rt20k时达到电桥平衡，此时 Uab0，而 Uab0 是 K断开、闭合的分界点，故此温度可由图 7(b)中读出，Rt20k时对应的温度 t 35。6、超导现象(1)超导现象：某些物质当温度降到一定程度时，电阻突然降为零的现象，称为超导现象。(2)超导体：能够发生超导现象的物质，称为超导体。(3)转变温度：导体由普通状态向超导态转变时的温度称为超导转变温度，或临界温度。用 TC表示。物质 临界温度 t/K 物质 临界温度 t/K 钨（W）0.012 镤（Pa)1.4 铪（Hf)0.134 铊(Tl)2.39 铱（Ir)0.140 铟(In)3.4035 钛（Ti
17、)0.39 锡(Sn)3.722 钌(Ru)0.49 汞(Hg)4.153 锆（Zr)0.546 钽(Ta)4.4831 电 压鉴别器 220V 电热丝 R1 Rt R3 R2(a)1 2 3 4 O 10 20 30 40 50 60 R10k t/(b)1 2 3 4 O 10 20 30 40 50 60 R10k t/(b)电荷自由电荷外因导体两端存在电压在导体内建立电场干电池蓄电池发电机等都是电源它们的作用是提供并保持导体的两端的电压使导体中有持续的电流电流的方向正电荷的定向移动方向为电流方向总结在金属导体中电流的方向与相反电流定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用的时间的比
18、值称为电流量度式公式单位在国际单位制中电流的单位是安培简称安符号是电流的常用单位还有毫安和微安它们之间的关系是测量仪器在实际中测量电流的仪流叫做恒定电流例题关于电流的方向下列叙述中正确的是金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向在电解质溶液中有自由的正离子和负离子电流方向不能确定不论何种导体电流的方向规定为正电荷定向移动的方向电流的镉（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 铌三铝(Nb3AL)17.2 铝(Al
19、)1.196 铌三锗(Nb3Ge)22.5 钍（Th)1.368 铌三锡(Nb3Sn)18 7、高温超导(1)金属超导体与氧化物超导体的转变温度 金属超导体的转变温度很低：金属及合金的临界温度很低。氧化物超导体的转变温度较高：氧化物超导体的转变温度比金属超导体的转变温度高，超导转变温度提高到 125K 左右。(2)高温超导体：为了与原来液氦温度下的超导相区别，人们把氧化物超导体称为高温超导体。8、超导体的特性 零电阻性：超导体达到超导状态以后，其电阻为零，这是超导体的零电阻特性。完全抗磁性：超导材料能把磁感线排斥体外，使其体内的磁感应强度总是零。9、电功和电功率(1)电功 定义：在一段电路中电
20、场力对定向移动的自由电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流所做的功。公式：WUIt 电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压 U、电路中的电流 I 和通电时间 t三者的乘积。单位：在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是 J。电功的常用单位有：千瓦时，俗称“度”，符号是 kWh。1 kWh 的物理意义是表示功率为 1 kW 的用电器正常工作 1 h 所消耗的电能。1 kWh1000 W3600 s3.6106 J(2)电功率 定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。用 P 表示电功率。公式：PWtUI 物理意义：功率是表示电流做功快慢的物理量。单位：瓦特(W)。千瓦(kW)。1
21、W1J/s。U q q q 电荷自由电荷外因导体两端存在电压在导体内建立电场干电池蓄电池发电机等都是电源它们的作用是提供并保持导体的两端的电压使导体中有持续的电流电流的方向正电荷的定向移动方向为电流方向总结在金属导体中电流的方向与相反电流定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用的时间的比值称为电流量度式公式单位在国际单位制中电流的单位是安培简称安符号是电流的常用单位还有毫安和微安它们之间的关系是测量仪器在实际中测量电流的仪流叫做恒定电流例题关于电流的方向下列叙述中正确的是金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向在电解质溶液中有自由的正离子和负离子电流方向不能确定不论何种导体电流的方
22、向规定为正电荷定向移动的方向电流的平均功率和瞬时功率 利用 PWt计算出的功率是时间 t 内的平均功率。利用 PUI 计算时，若 U 是某一时刻的电压，I 是这一时刻的电流，则 PUI 就是该时刻的瞬时功率。额定功率与实际功率 a额定功率：用电器正常工作时的功率。b实际功率：用电器实际工作时的功率。c额定功率与实际功率的关系：对一个用电器来说，额定功率只有一个。实际功率可随着用电器两端的电压和通过的电流的变化而改变。所以实际功率可等于、小于或大于额定功率。总结：选择用电器时，要注意它的额定电压，只有在额定电压下用电器才能正常工作。实际电压偏低，用电器消耗的功率低，不能正常工作。实际电压偏高，长
23、期使用会影响用电器的寿命，还可能烧坏用电器。10、电功率和热功率(1)电流做功的实质 电场力对电荷做功的过程，实际上是电能转变成其他形式能量的过程。在真空中，电荷减少的电势能转化成动能。在纯电阻元件中电能完全转化成内能(2)焦耳定律：QI2Rt 上式表明，导体中产生的热量 Q 与导体两端的电压、导体中通过的电流 I 和通电时间 t成正比。(3)热功率 定义：单位时间内发热的功率叫做热功率。公式：P热QtI2R 电功与电热的关系 电功率与热功率的区别 电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率，等于这段电路两端电压 U 和通过的电流 I 的乘积。电功率 PUI，对任何电路都适
24、用。热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率，等于通过这段电路中电流的平方 I2和电阻 R 的乘积。电热功率 P热I2R，对任何电路也都适用。电功率与热功率的联系 a在纯电阻电路中，电功率与热功率数值相等。UIR WQUItI2RtU2Rt P热P电UII2RU2R b在非纯电阻电路中，电功率数值大于热功率数值。若电路中有电动机或电解槽时等元件时，电路为非纯电阻电路。电路中消耗的电功率绝大部分转化为机械能或化学能等其它形式的能，只有一少部分转化为内能，这时电功率大于热功率。UIR W QW R W WQ M Q 电荷自由电荷外因导体两端存在电压在导体内建立电场干电池蓄电池发电机等都是电源它们的作
25、用是提供并保持导体的两端的电压使导体中有持续的电流电流的方向正电荷的定向移动方向为电流方向总结在金属导体中电流的方向与相反电流定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用的时间的比值称为电流量度式公式单位在国际单位制中电流的单位是安培简称安符号是电流的常用单位还有毫安和微安它们之间的关系是测量仪器在实际中测量电流的仪流叫做恒定电流例题关于电流的方向下列叙述中正确的是金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向在电解质溶液中有自由的正离子和负离子电流方向不能确定不论何种导体电流的方向规定为正电荷定向移动的方向电流的WQ WUIt QI2Rt P电P热 P电UI P热I2R P电P热P出 例题
26、：如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻 r0.6，R10，U160 V，电压表的读数为 110 V，求 通过电动机的电流是多少？输入到电动机的电功率是多少？在电动机中发热的功率是多少？电动机工作 1 h 所产生的热量是多少？解析：设电动机两端的电压为 U1，电阻 R 两端的电压为 U2，则 U1110 V，U2UU1(160110)V50 V。通过电动机的电流为 I，则 IU2R5 A。输入到电功机的电功率 P电U1I1105 W550 W。在电动机中发热的功率 P热I2r520.6 W15 W。电动机工作 1 h 所产生的热量 QI2rt520.63600 J54000 J。说明：电动
27、机是非线性元件，欧姆定律对电动机不适用了，所以计算通过电动机的电流时，不能用电动机两端的电压除以电动机的内阻。通过计算发现，电动机消耗的电功率远大于电动机的热功率。例题：灯 L 与电动机 D 并联，灯 L 上标有 200W 字样，电动机 D 上标有 2000W 字样，当电源两端 A、B 加上 220V 电压时，灯和电动机均正常工作，求：电灯正常工作时的电阻。解析：因为电灯是纯电阻用电器，所以电灯正常工作时的功率可表示为 PUII2RU2R，灯正常工作时 P200W，根据 PI2R 知，只要求出灯正常工作时的电流，即可求出电灯正常工作时的电阻。对电路所有用电器，利用 PUI 可求得电路中的电流强
28、度。整个电路用电器正常工作的总功率为：PPLPD2200W，由于电压 U220V。根据 PUI 得，电路中的电流 IPU10A。对灯 L 由 PI2R 得灯正常工作时的电阻 RPLI22，即灯正常工作时的电阻为 2。11、电动势(1)电源：电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置。(2)电动势：电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。1、欧姆定律、电阻(1)导体中的电流跟导体两端电压的关系 德国的物理学家欧姆通过实验研究得出结论：导体中的电流 I 跟导体两端的电压成正比，即 IU。IUR 或者 RUI(2)电阻 规律 M V U R 电荷自由电荷外因导体两端存在电压在导体内
29、建立电场干电池蓄电池发电机等都是电源它们的作用是提供并保持导体的两端的电压使导体中有持续的电流电流的方向正电荷的定向移动方向为电流方向总结在金属导体中电流的方向与相反电流定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用的时间的比值称为电流量度式公式单位在国际单位制中电流的单位是安培简称安符号是电流的常用单位还有毫安和微安它们之间的关系是测量仪器在实际中测量电流的仪流叫做恒定电流例题关于电流的方向下列叙述中正确的是金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向在电解质溶液中有自由的正离子和负离子电流方向不能确定不论何种导体电流的方向规定为正电荷定向移动的方向电流的定义：导体对电流的阻碍作用，叫做导
30、体的电阻。定义式：RUI (量度式)单位：电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是。如果在某段导体的两端加上 1V 的电压，通过的电流是 1A，这段导体的电阻就是 1。所以，11V/A。常用的电阻单位还有千欧(k)和兆欧(M)：1 k103 1 M106 物理意义 电阻是导体本身的一种特性，由导体本身决定。注意：导体的电阻与导体两端的电压 U 及导体中的电流 I 没有关系，不能说导体的电阻 R 跟加在导体两端的电压 U 成正比，跟导体中的电流 I 成反比。(3)欧姆定律 内容：导体中的电流 I 跟导体两端的电压 U 成正比，跟导体的电阻 R 成反比。公式：IUR (决定式)适用条件：实验表明，除金属外
31、，欧姆定律对电解质溶液也适用，但对气体(如日光灯管中的气体)和某些导电器件(如晶体管)并不适用。注意：使用欧姆定律计算时，要注意 I、U、R 的同体同时对应关系。当导体的电阻随温度明显变化时，R 应是测量时的实际电阻。例题 4：某电阻两端电压为 16 V，在 30 s 内通过电阻横截面的电量为 48 C，此电阻为多大？30 s 内有多少个电子通过它的横截面？解析：由题意知 U16 V，t30 s，q48 C。通过电阻的电流 I q t1.6 A 据欧姆定律 IUR得，RUI10 通过横截面的电子数 nqe3.01020个 故此电阻为 10，30 s 内有 3.01020个电子通过它的横截面。2
32、、电阻定律 电阻率(1)电阻定律 内容：导体的电阻 R 跟它的长度 L 成正比，跟它的横截面积 S 成反比，这就是电阻定律。公式：RLS (决定式)适用条件：电阻定律适用于粗细均匀的金属导体，也适用于浓度均匀的电解液。(2)电阻率：比例常数跟导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。物理意义：电阻率是反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。材料的电阻率在数值上等于这种材料制成的长为 1m、横截面积为 1m2的导体的电阻。单位：在国际单位制中，的单位是欧姆米，简称欧米，符号是m。电荷自由电荷外因导体两端存在电压在导体内建立电场干电池蓄电池发电机等都是电源它们的作用是提
33、供并保持导体的两端的电压使导体中有持续的电流电流的方向正电荷的定向移动方向为电流方向总结在金属导体中电流的方向与相反电流定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用的时间的比值称为电流量度式公式单位在国际单位制中电流的单位是安培简称安符号是电流的常用单位还有毫安和微安它们之间的关系是测量仪器在实际中测量电流的仪流叫做恒定电流例题关于电流的方向下列叙述中正确的是金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向在电解质溶液中有自由的正离子和负离子电流方向不能确定不论何种导体电流的方向规定为正电荷定向移动的方向电流的几种导体材料在 20时的电阻率 材 料/m 材 料/m 银 1.610-8 铁 1.
34、010-7 铜 1.710-8 锰铜合金 4.410-7 铝 2.910-8 镍铜合金 5.010-7 钨 5.310-8 镍铬合金 1.010-6 锰铜合金：85%铜，3%镍，12%锰。镍铜合金：54%铜，46%镍。镍铬合金：67.5%镍，15%铬，16%铁，1.5%锰。电阻率与温度有关 金属的电阻率随着温度的升高而增大。电阻温度计就是利用金属的电阻随温度变化制成的。锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小。常用来制作标准电阻。例题：一段均匀导线对折两次后并联在一起，测得其电阻为 0.5，导线原来的电阻多大？若把这根导线的一半均匀拉长为三倍，另一半不变，其电阻是原来的多少倍？解析：一段导线对
35、折两次后，变成四段相同的导线，并联后的总电阻为 0.5，设每段导线的电阻为 R，则R40.5，R2，所以导线原来的电阻为 4R8。若把这根导线的一半均匀拉长为原来的 3 倍，则这一半的电阻变为 4936，另一半的电阻为 4，所以拉长后的总电阻为 40，是原来的 5 倍。例题：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：解：灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值时才会发出可见光，这时温度能达到很高，因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化。随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，。U 越大 I-U曲线上对应点于原点连线的斜率
36、必然越小，选 A。例题：如图所示，在相距 40km 的 A、B 两地架两条输电线，电阻共为 800，如果在 A、B 间的某处发生短路，这时接在 A 处的电压表示数为 10V，电流表的示数为 40mA，求发生短路处距A 处有多远？解析：设发生短路处距离 A 处有 x 米，据题意知，A、B 两地间的距离 l40 km，电压表的示数 U10 V，电流表的示数 I40 mA40103A，R总800。根据欧姆定律 IUR可得：A 端到短路处的两根输电线的电阻 Rx RxUI250 根据电阻定律可知：A V 短路 A B 电荷自由电荷外因导体两端存在电压在导体内建立电场干电池蓄电池发电机等都是电源它们的作
37、用是提供并保持导体的两端的电压使导体中有持续的电流电流的方向正电荷的定向移动方向为电流方向总结在金属导体中电流的方向与相反电流定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用的时间的比值称为电流量度式公式单位在国际单位制中电流的单位是安培简称安符号是电流的常用单位还有毫安和微安它们之间的关系是测量仪器在实际中测量电流的仪流叫做恒定电流例题关于电流的方向下列叙述中正确的是金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向在电解质溶液中有自由的正离子和负离子电流方向不能确定不论何种导体电流的方向规定为正电荷定向移动的方向电流的Rx2xS A、B 两地输电线的电阻为 R总，R总2LS 由得 RxR总xL
38、解得 x12.5 km。3、闭合电路欧姆定律(1)内电路和外电路 内电路：电源内部的电路，叫内电路。如发电机的线圈、电池内的溶液等。外电路：电源外部的电路，叫外电路。包括用电器、导线等。(2)内电阻和外电阻 内电阻：内电路的电阻，通常称为电源的内阻。外电阻：外电路的总电阻。(3)电源的电动势与内、外电路中的电势降落关系 外电路的电势降落与内电路的电势降落 a外电路的电势降落 U外 在外电路中，电流由电势高的一端流向电势低的一端，在外电阻上沿电流方向有电势降落，用 U外表示。b内电路的电势降落 U内 在电源的内电阻上也胡电势降落，用 U内表示。电源的电动势与内、外电路中的电势降落关系 在闭合电路
39、中，电源的电动势 E 等于内外电路上的电势降落 U内、U外之和。EU外U内(4)闭合电路欧姆定律 内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。公式：IERr 适用条件：外电路是纯电阻的电路。4、路端电压跟负载的关系(1)路端电压：外电路的电势降落，也就是外电路两端的电压，通常叫做路端电压。(2)路端电压跟负载的关系 当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。定性分析 RIERrIrU(EIr)RIERrIrUEIr 特例：外电路断路：RIIrUE。E r E U Ir R I 0 0 U U r
40、0 I O E U内I1r UI1R 电荷自由电荷外因导体两端存在电压在导体内建立电场干电池蓄电池发电机等都是电源它们的作用是提供并保持导体的两端的电压使导体中有持续的电流电流的方向正电荷的定向移动方向为电流方向总结在金属导体中电流的方向与相反电流定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用的时间的比值称为电流量度式公式单位在国际单位制中电流的单位是安培简称安符号是电流的常用单位还有毫安和微安它们之间的关系是测量仪器在实际中测量电流的仪流叫做恒定电流例题关于电流的方向下列叙述中正确的是金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向在电解质溶液中有自由的正离子和负离子电流方向不能确定不论何种导
41、体电流的方向规定为正电荷定向移动的方向电流的 外电路短路：RIErIrEU0。图象描述 路端电压 U 与电流 I 的关系图象是一条向下倾斜的直线。UI 图象如图所示。直线与纵轴的交点表示电源的电动势 E，直线的斜率的绝对值表示电源的内阻。5、闭合电路中的功率(1)闭合电路中的能量转化 qEqU外qU内 在某段时间内，电能提供的电能等于内、外电路消耗的电能的总和。电源的电动势又可理解为在电源内部移送 1C 电量时，电源提供的电能。(2)闭合电路中的功率 EIU外IU内I EII2RI2r 说明了电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能，另一部分消耗在内阻上，转化为内能。(3)电
42、源提供的电功率 电源提供的电功率，又称之为电源的总功率。PEIE2Rr RP，R时，P0。RP，R0 时，PmE2r。(4)外电路消耗的电功率 外电路上消耗的电功率，又称之为电源的输出功率。PU外I 定性分析 IERr U外EIrRERr 从这两个式子可知，R 很大或 R 很小时，电源的输出功率均不是最大。定量分析 P外U外IRE2(Rr)2E2(Rr)2R4r 所以，当 Rr 时，电源的输出功率为最大，P外maxE24r。图象表述：0 P R O U I O E24r R1 r R2 Rr E E/r E/2r E/2 电荷自由电荷外因导体两端存在电压在导体内建立电场干电池蓄电池发电机等都是
43、电源它们的作用是提供并保持导体的两端的电压使导体中有持续的电流电流的方向正电荷的定向移动方向为电流方向总结在金属导体中电流的方向与相反电流定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用的时间的比值称为电流量度式公式单位在国际单位制中电流的单位是安培简称安符号是电流的常用单位还有毫安和微安它们之间的关系是测量仪器在实际中测量电流的仪流叫做恒定电流例题关于电流的方向下列叙述中正确的是金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向在电解质溶液中有自由的正离子和负离子电流方向不能确定不论何种导体电流的方向规定为正电荷定向移动的方向电流的 从 PR 图象中可知，当电源的输出功率小于最大输出功率时，对应有
44、两个外电阻 R1、R2时电源的输出功率相等。可以证明，R1、R2和 r 必须满足：r R1R2。(5)内电路消耗的电功率 内电路消耗的电功率是指电源内电阻发热的功率。P内U内IrE2(Rr)2 RP内，RP内。(6)电源的效率 电源的输出功率与总功率的比值。P外PRRr 当外电阻 R 越大时，电源的效率越高。当电源的输出功率最大时，50%。例题：在如图所示的电路中，电源的电动势为 1.5V，内阻 0.12，外电路的电阻为 1.38，求电路中的电流和路端电压。解析：由题意知，电源电动势 E1.5 V，内阻 r0.12，外电阻 R1.38。由闭合电路欧姆定律可求出电流 I：IIERr1 A。路端电
45、压为 UIR1.38 V。例题：如图所示，在图中 R114，R29。当开关 S 切换到位置 1 时，电流表的示数为 I10.2A；当开关 S 切换到位置 2 时，电流表的示数为 I20.3A。求电源的电动势 E 和内电阻 r。解析：由题意知，R114，R29，I10.2A，I20.3 A，根据闭合电路欧姆定律可列出方程：EI1R1I1r EI2R2I2r 消去 E，解出 r，得 rI1R1I2R2I2I1 代入数值，得 r1。将 r 值代入 EI1R1I1r 中，得 E3 V 例题：如图为某一电源的外特性曲线，由图可知，该电源的电动势为 V，内阻为 ，外电路短路时通过电源的电流强度为 A 解析
46、：在 U 轴上的截距 2V 为电源电动势，斜率的绝对值IU /=0.28.1/0.5=0.4为电源内阻，短路电流为/r=2/0.4=5（A）例题：如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑动头向上端移动时，下列结论正确的是（）A、电压表的示数增大，电流表的示数减小 E r S R A E r S 1 2 R1 R2 电荷自由电荷外因导体两端存在电压在导体内建立电场干电池蓄电池发电机等都是电源它们的作用是提供并保持导体的两端的电压使导体中有持续的电流电流的方向正电荷的定向移动方向为电流方向总结在金属导体中电流的方向与相反电流定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用的时间的比值称为电流量度式公式单位
47、在国际单位制中电流的单位是安培简称安符号是电流的常用单位还有毫安和微安它们之间的关系是测量仪器在实际中测量电流的仪流叫做恒定电流例题关于电流的方向下列叙述中正确的是金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向在电解质溶液中有自由的正离子和负离子电流方向不能确定不论何种导体电流的方向规定为正电荷定向移动的方向电流的B、电压表和电流表的示数都增大 C、电压表的示数减小，电流表的示数增大 D、电压表和电流表的示数都减小。解析：本题中 R1和 R2是定值电阻，电压表测量的是路端电压。当变阻器滑头向上移动时，R3变大，导致总电阻变大，总电流变小，对应路端电压 U=R-Ir 增大，而 R1上电压 U1=
48、IR1降低，U2=U-U1升高，故 R2 上电流 I2增大，最后由 I=I2+I3得 I3(即电流表示数)变小.例题：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。解：R2=2 时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为 2.25W；R1是定植电阻，电流越大功率越大，所以 R2=0 时 R1上消耗的功率最大为 2W；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上消耗的功率最大为 1.5W。例题：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
49、电压表 V1、V2示数变化的绝对值分别为 U1和 U2，下列说法中正确的是 A.小灯泡 L1、L3变暗，L2变亮 B.小灯泡 L3变暗，L1、L2变亮 C.U1U2 解：滑动变阻器的触片 P 从右端滑到左端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小。与电阻蝉联串联的灯泡 L1、L2电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡 L3电压降低，变暗。U1减小，U2增大，而路端电压 U=U1+U2减小，所以 U1的变化量大于 U2的变化量，选 BD。6、串联电路和并联电路 串联电路 串联电路的基本特点：电路中各处的电流强度相等；电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和；串联电路的总电阻等于各个电阻阻值之和。串联
50、电路中各个电阻两端的电压与它的阻值成正比。串联电路中各个电阻消耗的功率与它们的阻值成正比，串联电路消耗的总功率等于各个电阻消耗的功率之和。并联电路 并联电路的基本特点：各并联支路两端电压相等；总电流等于各支路电流之和，并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和。并联电路中，各个支路的电流强度与电阻成反比。并联电路中，各支路消耗的电功率与电阻成反比。电荷自由电荷外因导体两端存在电压在导体内建立电场干电池蓄电池发电机等都是电源它们的作用是提供并保持导体的两端的电压使导体中有持续的电流电流的方向正电荷的定向移动方向为电流方向总结在金属导体中电流的方向与相反电流定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电