2022年2022年恒定电流知识点总结

恒定电流知识点总结一、知识网络二、知识归纳一、部分电路欧姆定律电功和电功率(一)部分电路欧姆定律1电流(1)电流的形成：电荷的定向移动就形成电流。形成电流的条件是：要有能自由移动的电荷；导体两端存在电压。电流：定义、微观式：I=q/t，I=nqSv 电压：定义、计算式：U=W/q，U=IR。导体产生电流的条件：导体两端存在电压电阻：定义、计算式：R=U/I，R=l/s。金属导体电阻值随温度升高而增大半导体：热敏、光敏、掺杂效应超导：注意其转变温度电动势：由电源本身决定，与外电路无关，是描述电源内部非静电力做功将其它形式的能转化为电能的物理量实验恒定电流部分电路：I=U/R闭合电路：I=E/(R+r)，或 E=U内+U外=IR+Ir 适用条件：用于金属和电解液导电规律电阻定律：R=l/s基本概念欧姆定律：公式：W=qU=Iut纯电阻电路：电功等于电热非纯电阻电路：电功大于电热，电能还转化为其它形式的能电功：用电器总功率：P=UI，对纯电阻电路：P=UI=I2R=U2/R 电源总功率：P总=EI 电源输出功率：P出=UI 电源损失功率：P损=I2r 电源的效率：%100%100EUPP总出，对于纯电阻电路，效率为100%电功率：伏安法测电阻：R=U/I，注意电阻的内、外接法对结果的影响描绘小灯泡的伏安特性测定金属的电阻率：=R s/l测定电源电动势和内阻电表的改装：多用电表测黑箱内电学元件名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 14 页 -(2)电流强度：通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值电流强度的定义式为：电流强度的微观表达式为：n为导体单位体积内的自由电荷数，q是自由电荷电量，v是自由电荷定向移动的速率，S是导体的横截面积。(3)电流的方向：物理学中规定正电荷的定向移动方向为电流的方向，与负电荷定向移动方向相反。在外电路中电流由高电势端流向低电势端，在电源内部由电源的负极流向正极2电阻定律(1)电阻：导体对电流的阻碍作用就叫电阻，数值上：。(2)电阻定律：公式：，式中的为材料的电阻率，由导体的材料和温度决定。纯金属的电阻率随温度的升高而增大，某些半导体材料的电阻率随温度的升高而减小，某些合金的电阻率几乎不随温度的变化而变化。(3)半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，如锗、硅、砷化镓等。半导体的特性：光敏特性、热敏特性和掺杂特性，可以分别用于制光敏电阻、热敏电阻及晶体管等。(4)超导体：有些物体在温度降低到绝对零度附近时。电阻会突然减小到无法测量的程度，这种现象叫超导；发生超导现象的物体叫超导体，材料由正常状态转变为超导状态的温度叫做转变温度Tc。3部分电路欧姆定律内容：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比。公式：适用范围：金属、电解液导电，但不适用于气体导电。欧姆定律只适用于纯电阻电路，而不适用于非纯电阻电路。伏安特性：描述导体的电压随电流怎样变化。若图线为过原点的直线，这样的元件叫线性元件；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 14 页 -若图线为曲线叫非线性元件。(二)电功和电功率1电功(1)实质：电流做功实际上就是电场力对电荷做功，电流做功的过程就是电荷的电势能转化为其他形式能的过程。(2)计算公式：适用于任何电路。只适用于纯电阻电路。2电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功叫电功率。(2)计算公式：适用于任何电路。只适用于纯电阻电路。3焦耳定律电流通过电阻时产生的热量与电流的平方成正比，与电阻大小成正比，与通电时间成正比，即(三)电阻的串并联1电阻的串联电流强度：电 压：电 阻：电压分配：，功率分配：，2电阻的并联电流强度电 压名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 14 页 -电 阻电流分配，功率分配，注意：无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P是等于各个电阻耗电功率之和，即P=P1+P2+Pn二、闭合电路欧姆定律(一)电动势电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，例如一节干电池的电动势E=1.5V，物理意义是指：电路闭合后，电流通过电源，每通过lC 的电荷，干电池就把1.5J的化学能转化为电能。(二)闭合电路的欧姆定律1闭合电路欧姆定律闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比：。常用表达式还有：和2路端电压U 随外电阻 R 变化的讨论电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，不随外电路电阻的变化而改变，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的：(1)外电路的电阻增大时，I 减小，路端电压升高；(2)外电路断开时，R=。路端电压U=E；(3)外电路短路时，R=0，U=0，(短路电流)短路电流由电源电动势和内阻共同决定由于r 一般很小。短路电流往往很大，极易烧坏电源或线路而引起火灾。路端电压随外电阻变化的图线如图所示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 14 页 -3电源的输出功率随外电阻变化的讨论(1)电源的工作功率：，这个功率就是整个电路的耗电功率，通常叫做电源的供电功率。(2)内耗功率：。(3)输出功率：，式中 U 为路端电压。特别地，当外电路为纯电阻电路时，由得，故 R=r（内、外电阻相等）时最大，且最大值为，图线如图所示。可见，当Rr 时，R 增大，输出功率增大。当 Rr 时，R 增大，输出功率减小。三、电阻的测量(实验部分)(一)伏安法测电阻1原理，其中 U 为被测电阻两端电压，I 为流经被测电阻的电流。2两种测量电路 内接法和外接法名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 14 页 -(1)内接法电路形式：如图所示。误差：适用条件：当R RA，即内接法适用于测量大电阻。(2)外接法电路形式：如图所示。测量误差：，即 R测Rx适用条件：RRv即外接法适用于测小电阻。简记：大内（偏大）小外（偏小）3怎样选择测量电路(1)当被测电阻Rx的大约阻值以及伏特表和电流表内阻RVRA已知时；若，用内接法。若，用外接法(2)当 Rx的大约阻值未知时采用试测法，将电流表、电压表及被测电阻Rx按下图方式连接成电路；接线时，将电压表左端固定在a 处，而电压表的右端接线柱先后与b 和 c 相接，与 b 相接时，两表示数为(U1，I1)，当与 c 接触时，两表示数变为(U2，I2)；若即电压表示数变化大宜采用安培表外接法。若即电流表示数变化较显著时，宜采用安培表内接法。4、滑动变阻器的作用名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 14 页 -（1）保护电表不受损坏；（2）改变电流电压值，多测量几次，求平均值，减少误差。5、两种供电电路（“滑动变阻器”接法）-限流式，分压式（1）限流式：如图所示，即将变阻器串联在电路中。在触头P 从变阻器左端移动到右端过程中，电阻Rx上的电压变化范围为：（忽略电源内阻）a、最高电压（滑动变阻器的接入电阻为零）：E。b、最低电压（滑动变阻器全部接入电路）：。c、限流式的电压调节范围：。(2)分压式：如图所示，当触头P 从变阻器左端移动到右端过程中，电阻Rx上的电压变化范围是 0E(忽略电源内阻)。若要求待测电阻的电压从0 开始变化时，变阻器一定采用分压式a、最高电压（滑动变阻器的滑动头在b 端）：E。b、最低电压（滑动变阻器的滑动头在a 端）：0。c、分压式的电压调节范围：。6、分压式和限流式的选择方法：（1）限流式接法简单、且可省一个耗电支路，所以一般情况优先考虑限流式接法。,xxLRE ERRxLxRUERR0,E名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 14 页 -（2）但以下情况 必须选择分压式：a、负载电阻RX比变阻器电阻RL大很多（RX2RL）b、要求电压能从零开始调节时；c、若限流接法电流仍太大时。(二)用欧姆表测电阻1欧姆表的构造欧姆表构造如图所示，其内部包括电流表表头G、电池 E 和调零电阻R2原理当红、黑两表笔短接时如图(甲)所示，调节 R，使电流表指针达到满偏电流(即调零)，此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为0，这时有：。当红、黑表笔断开，如图(乙)所示，此时，指针不偏转，指在表盘最左端，红、黑表笔间的电阻相当于无穷大，R=。当两表笔间接入待测电阻R，时，如图(丙)所示，电流表的电流为：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 14 页 -当 Rx改变，Ix随之改变，即每一个Rx都有一个对应的Ix，将电流表表盘上Ix处标出对应 Rx的 Rx值，就制成欧姆表表盘，只要两表笔接触待测电阻两端，即可在表盘上直接读出它的阻值。由于Ix不随 Rx均匀变化，故欧姆表表盘刻度不均匀。3合理地选择挡位由于欧姆表表盘中央部分的刻度较均匀，读数较准，故选用欧姆表挡位时，应使指针尽量靠近中央刻度。4欧姆表使用时须注意(1)使用前先机械调零，使指针指在电流表的零刻度。(2)要使被测电阻与其他元件和电源断开，不能用手接触表笔的金属杆。(3)合理选择量程，使指针尽量指在刻度的中央位置附近。(4)换用欧姆挡的另一量程时，一定要重新调零。(5)读数时，应将表针示数乘以选择开关所指的倍数。(6)测量完毕，拔出表笔，开关置于交流电压最高挡或OFF 挡。若长期不用，须取出电池。（三）测定金属的电阻率公式：Sl使用螺旋测微器（重点）滑动变阻器的使用一、滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法.二、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择原则1.下列三种情况必须选用分压式接法（1）要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法.（2）当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压接法.因为按图（b）连接时，因RLR0Rap,所以 RL与 Rap的并联值R并Rap，而整个电路的总阻约为R0，那么RL两端电压UL=IR并=0RURap，显然 ULRap,且 Rap越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作.（3）若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法.2.下列情况可选用限流式接法（1）测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或 RL略小于 R0，采用限流式接法.（2）电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 14 页 -采用限流式接法.（3）没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.电表的改装电流表改为电压表应串联一个电阻。电压表改为电流表应并联一个电阻。注意：校核好量程。（四）用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻原理：根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir，U 就是电压表示数，I 就是电流表示数。移动滑动变阻器得到不同的示数，从而得到电源的电动势和内阻。练习题典型例题 电流：【例 1】如图所示，电解槽内有一价的电解溶液，t s内通过溶液内横截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷的电量为e，以下解释正确的是（）A、正离子定向移动形成电流，方向从A到 B，负离子定向移动形成电流方向从B到 A B、溶液内正负离子沿相反方向运动，电流相互抵消C、溶液内电流方向从A到 B，电流 I=ten1D、溶液内电流方向从A到 B，电流 I=tenn)(21电动势和电压【例 2】以下有关电动势的说法正确的是（）A、电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电量成反比B、电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压C、非静电力做的功越多，电动势就越大A B A V K1名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 14 页 -D、E=qw只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的【例 3】铅蓄电池的电动势为2 V,这表示（）A.电路中每通过1 C电荷量,电源把 2 J 的化学能转变为电能B.无论接不接入外电路,蓄电池两极间的电压都为2 VC.蓄电池在 1 s 内将 2 J 的化学能转变为电能D.蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5 V）的大电功、电功率、电热、热功率【例 4】关于电功和焦耳热，下列说法错误的是（）A.在纯电阻电路中，计算电功可用公式W=I2Rt B.在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W=I2Rt C.在非纯电阻电路中，计算焦耳热用Q=I2Rt D.在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q=UIt 欧姆定律【例 5】如图所示,是测定两个电源的电动势和内阻实验得到的电流和路端电压图线,则正确的是（）A.当 I1=I2时,电源总功率P1=P2 B.当 I1=I2时,外电阻 R1=R2C.当 U1=U2时,电源输出功率P出 1P出 2 D.当 U1=U2时,内电阻消耗的功率P内 1P内 2【例 6】如图所示,直线 A为电源 a 的路端电压与电流的关系图象,直线 B 为电源 b 的路端电压与电流的关系图象,直线 C 为一个电阻R 的两端电压与电流的关系图象.将这个电阻R分别接到a,b 两电源上,那么（）A.R接到 a 电源上,电源的效率较高B.R接到 b 电源上,电源的输出功率较大C.R接到 a 电源上,电源的输出功率较大,但电源效率较低D.R接到 b 电源上,电阻的发热功率和电源的效率都较高含用电器电路的电源电能消耗问题【例 7】如图所示的电路中,输入电压 U恒为 12 V,灯泡 L 标有“6 V,12 W”字样,电动机线圈的电阻RM=0.50.若灯泡恰能正常发光,以下说法中正确的是()A.电动机的输入功率是12 W B.电动机的输出功率12 WC.电动机的热功率是2 W D.整个电路消耗的电功率是22 W电源的输出功率和一般电阻消耗功率的计算【例 8】在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0 V,内阻不计,L1、L2、L3为 3 个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关闭合后,下列关于电路中的灯泡的判断,正确的是（）A.灯泡 L1的电阻为 12B.通过灯泡 L1的电流为灯泡L2的电流的 2 倍C.灯泡 L1消耗的电功率为0.75 W D.灯泡 L2消耗的电功率为0.30 W 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 14 页 -【例 9】如图所示电路中,电源电动势为E,电源内阻为r,串联的固定电阻为R2,滑动变阻器的总电阻是R1,电阻大小关系为R1=R2=r,则在滑动触头从a 端移到 b 端的过程中,下列描述正确的是（）A.电路的总电流先减小后增大B.电路的路端电压先增大后减小C.电源的输出功率先增大后减小D.滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大电路动态分析问题【例 10】如图所示,电路中电源的电动势为E、内电阻为r,开关 S闭合后,当滑动变阻器的滑片 P从滑动变阻器R的中点位置向左滑动时,小灯泡 L1、L2、L3的亮度变化情况（）A.L1灯变亮,L2灯变暗,L3灯变亮B.L1灯变暗,L2灯变亮,L3灯变暗C.L1、L2两灯都变亮,L3灯变暗D.L1、L2两灯都变暗,L3灯变亮含电容器电路问题【例11】如图所示电路中,电源内阻不计,三个小灯泡完全相同且外电路变化时每个灯泡两端的电压都不会超过其额定电压,开始时只有S1闭合.当 S2也闭合后,下列说法正确的是（）A.灯泡 L1变亮B.灯泡 L2变亮C.电容器 C的带电荷量将增加D.闭合 S2的瞬间流过电流表的电流方向自右向左【例 12】如图所示电路中,电键 S1、S2、S3、S4均闭合,C是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮一油滴P,断开哪一个电键后P 会向下运动()A.S1 B.S2 C.S3 D.S4电路故障的分析方法（1）利用电压档检测V表有示数无示数与 V表串联的电路通路可能断路与 V表并联的电路一定没短路可能短路（2）利用欧姆档检测【例 13】如图所示,电源电动势为6 V,当开关接通时,灯泡 L1和 L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uad=0,Ucd=6 V,Uab=6 V,由此可以断定（）A.L1和 L2的灯丝都断了B.L1的灯丝断了C.L2的灯丝断了D.变阻器 R断路现象情况断路定值电阻短路名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 14 页 -【例 14】在如图所示的电路中,电源电压不变.闭合电键K后,灯 L1、L2都发光.一段时间后,其中一灯突然熄灭,而电流表、电压表的示数都不变,则产生这一现象的原因可能是（）A.灯 L1短路B.灯 L2短路C.灯 L1断路D.灯 L2断路实验题【例 15】.有一只电阻RX，其阻值大约在40-50之间，需要进一步测定其阻值。现有的器材有：电池组E（电动势 9V，内阻约 0.5）伏特表V（量程 0-10V，内阻约 20k）毫安表A1（量程 0-50mA，内阻约 20）毫安表A2（量程 0-300mA，内阻约 4）滑动变阻器R1（0-100，额定电流1A）滑动变阻器R2（0-1700，额定电流0.3A）电键一只，导线若干。有两种可供选择的电路如图1和图 2 所示。实验中要求多测几组电流、电压值。为了实验能正常进行并减小系统误差，而且要求滑动变阻器要便于调节，在实验中应选图_所示的电路；应选代号为 _的毫安表和代号为_的滑动变阻器。该实验的系统误差主要是由_引起的，这个因素总是使实验的测量值比真实值偏_。若已知所用的毫安表的准确电阻值，则应选用图_所示的电路进行测量。【例 16】.在测定金属的电阻率的实验中，金属导线长约0.8m，直径小于1mm，电阻在5左右。实验主要步骤如下：用 _测量金属导线的长度，测3 次，求出平均值L；在金属导线的3 个不同位置上用_测量直径，求出平均值d；用伏安法测量金属导线的电阻R。在方框中画出实验电路图，并试把右图中所给的器材连接成测量R的合适的线路。图中安培计要求用 0-0.6A 量程，内阻约 1；伏特计要求用0-3V 量程，内阻约几k；电源电动势为6V；滑动变阻器阻值0-20。在闭合电键前，滑动变阻器的滑动触点应处于正确位置。根据以上测量值，得到该金属电阻率的表达式为名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 14 页 -【例 17】用如图所示的电路（R1、R2为标准定值电阻，阻值已知）测量电源的电动势E和内电阻r时，则：（1）需要读取的数据是、（2）电动势表达式E=，内电阻表达式 r=（3）如果考虑电流表的内阻，电动势的测量值真实值（填“大于”、“小于”或“等于”），电源内电阻的测量值真实值（填“大于”、“小于”或“等于”）【例 18】.某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻Rx：电源E，适当量程的电流表电压表各一只，滑线变阻器R，电阻箱 RP，开关 S1、S2，导线若干。他设计的电路图如图（a）所示，具体做法：先闭合S1，断开 S2，调节 R 和 RP，使电流表和电压表示数合理，记下两表示数为 I1，U1；再保持 RP阻值不变，闭合S2，记下电流表和电压表示数为I2、U2（1）请你帮他按电路图在实物图（b）上连线；（2）写出被测电阻Rx=（用电表的读数表示）；（3）此实验中因电流表有内阻，电压表内阻不是无限大，使被测电阻的测量值真实值（选填“大于、小于或等于”）（2）先闭合 S1，断开 S2，调节 R和 RP，使电流表和电压表示数合理，记下两表示数为I1，U1；设电压表内阻为RV论述计算题【例 19】.如图所示，电阻R12，闭合开关S，电流表示数为0.4A，电压表示数为 2.4V，R1消耗的功率为2.88W，后来由于电路中某个电阻断路，电流表的示数不为0，电压表的示数变为4V。问：（1）哪个电阻出了故障？（2）电阻 R2、R3的阻值多大？（3）电源电动势与内电阻各为多大？名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 14 页 -