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恒定电流电路基本概念和定律一、电流、电阻和电阻定律1电流：电荷的定向移动形成电流(1)形成电流的条件：内因是有自由移动的电荷，外因是导体两端有电势差(2)电流强度：通过导体横截面的电量Q与通过这些电量所用的时间t的比值。(定义)I=Q/t I=Q/t；假设导体单位体积内有n个电子，电子定向移动的速率为v，假若导体单位长度有N个电子，则INesv 表示电流的强弱,是标量.但有方向,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向在外电路中正负，内电路中负正 单位是：安、毫安、微安1A=103mA=106A 区分两种速率：电流传导速率（等于光速）和 电荷定向移动速率（机械运动速率）。2电阻、电阻定律 (1)电阻：加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值。R=(定义)(比值定义)； U-I图线的斜率导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与U.I无关.(2)电阻定律：温度一定时导体的电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比。R=(决定) (3)电阻率：电阻率是反映材料导电性能的物理量，由材料决定,但受温度的影响IO U O IU1 2 1 2R1R2二、部分电路欧姆定律 (1)内容：导体中的电流I跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻R成反比。(2)公式：(3)适用范围：适用于金属导体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件(4)图象：导体的伏安特性曲线-导体中的电流随随导体两端电压变化图线，叫导体的伏安特性曲线。例如UI图象。注意：我们处理问题时，一般认为电阻为定值，不可由R=U/I认为电阻R随电压大而大，随电流大而小I、U、R必须是对应关系（对应于同一段电路）即I是过电阻的电流，U是电阻两端的电压三、电功、电功率 1电功：电流做功的实质：电场力移动电荷做功，(只有力才能做功)；电荷的电势能其它形式的能。电流做功的过程是电能其它形式的能的过程. 单位：J；kwh电场力做的功WqU=UIt= I2Rt=U2t/R(只适于纯电阻电路)2电功率：电流做功的快慢，即电流通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功率,P=UI；单位：w；3焦耳定律：电流通过一段只有电阻元件的电路时，在 t时间内的热量Q=I2Rt4电功率与热功率之间的关系纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等非纯电阻电路：电机、电风扇、电解槽等，其特点是电能只有一部分转化成内能规律方法 (1)用电器正常工作的条件：用电器两端的实际电压等于其额定电压.用电器中的实际电流等于其额定电流用电器的实际电功率等于其额定功率由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件(2)用电器接入电路时：纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁.串、并联及混联电路一、串联电路电路中各处电流相同I=I1=I2=I3=串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和.U=U1+U2+U3串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和，即R=R1R2Rn串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比(串联电阻具有分压作用制电压表)，即串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即注意:允许通过的最大电流=各串联电阻额定电流的最上值；允许加的最大电压=允许通过的最大电流R总电路的总功率=各电阻消耗的功率之和.二、并联电路 并联电路中各支路两端的电压相同U=U1=U2=U3 并联电路总电路的电流等于各支路的电流之和I=I1I2I3= 并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。n个相同的电阻R并联R总= ； 总电阻比任一支路电阻小两个支路时R总= 特别注意：在并联电路中 增加支路条数，总电阻变小三个支路时R总= 增加任一支路电阻，总电阻增大 并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比(并联电阻具有分流作用改装电流表)，即I1R1I2R2=InRn= U支路电阻越小，通过的电流越大。 并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即P1R1=P2R2=PnRn=U2注意:几条支路并联，允许加的最大电压=和支路额定电压的最小值； 总电路的总功率=各电阻消耗的功率之和闭合电路的欧姆定律一、电源1电源：是将其它形式的能转化成电能的装置2电动势：单位：V。非静电力搬运电荷所做的功跟搬运电荷电量的比值，E=W/q。表示电源把其它形式的能电能本领的大小，等于电路中通过1 C电量时电源所提供的电能的数值在数值上= 电源没有接入电路时两极板间的电压，内外电路上电势降落之和EU外U内3电动势是标量要注意电动势不是电压；电动势电势差物理意义反映电源内部非静电力做功把其它形式的能量转化为电能的情况反映电路中电场力做功把电能转化为其它形式能的情况定义式E=W/qW为电源的非静电力把正电荷从电源内由负极移到正极所做的功U=W/qW为电场力把正电荷从电源外部由正极移到负极所做的功量度式E=IR+Ir=U外+U内U=IR测量动用欧姆定律间接测量用伏特表测量决定因素与电源的性质有关与电源、电路中的用电器有关特殊情况当电源断开时路端电压值=电源的电动势 (I = 0)二、闭合电路的欧姆定律 (对于给定电源：一般认为E，r不变，但电池用久后，E略变小，r明显增大。)(1)内、外电路 内电路：电源两极(不含两极)以内，如电池内的溶液、发电机的线圈等内电路的电阻叫做内电阻r内电路分得的电压称为内电压，外电路：电源两极间包括用电器和导线等,外电路的电阻叫做外电阻R,外电路分得的电压称为外电压(在电闭合电路中两源两极的电压是外电压)(2) 闭合电路的欧姆定律 适用条件：纯电阻电路内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比，即I=E/（R+r）研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、U，前两个是常量，后三个是变量。表达形式： 讨论：1外电路断开时(I=0),路端电压等于电源的电动势(即U=E);而这时用电压表测量时,其读数略小于电动势(有微弱电流)2外电路短路时(R=0,U=0) 电流最大 I短=E/r (一般不允许这种情况,会把电源烧坏)(3)路端电压跟负载的关系路端电压：外电路的电势降落，也就是外电路两端的电压UEIr, 路端电压随着电路中电流的增大而减小；路端电压随外电阻变化的情况：RIU，反之亦然。电源的外特性曲线路端电压随电流变化的图象：(U一I关系图线) 图象的函数表达：UEIr当外电路断路时 (即R,I0)，纵轴上的截距表示电源的电动势(端)；当外电路短路时(R0,U0)，横坐标的截距表示电源的短路电流I短=E/r；图线的斜率的绝对值为电源的内电阻某点纵坐标和横坐标值的乘积为电源的输出功率，在图中的那块矩形的“面积”表示电源的输出功率，该直线上任意一点与原点连线的斜率表示该状态时外电阻的大小；当E/2(即R=r)时，出最大。50注意：坐标原点是否都从零开始：若纵坐标上的取值不从零开始取，则该截距不表示短路电流。(4).闭合电路的输出功率电源的总功率：P总=IE=IU外十IU内= IUI2r，(闭合电路中内、外电路的电流相等，所以由外内)电源的输出功率与电路中电流的关系:=；当时，当时，表明有极值存大。 当时,电源的输出功率最大，电源的输出功率与外电路电阻的关系: (等效于如图所示的电路) 当Rr时(I=E/2r), 电源有最大输出功率： 结论：当外电路的电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大。要使电路中某电阻R的功率最大；条件R=电路中其余部分的总电阻 例：电阻R的功率最大条件是：R= R0+r输出功率随外电阻变化的图线(如图所示)；由图象可知，I.对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻Rl和R2，不难证明II.当Rr时，若R增大，则P出减小电源内阻上的热功率：内内I2。电源的供电效率 当电源的输出功率达最大时，50。(5)电源的外特性曲线和导体的伏安特性曲线联系：它们都是电压和电流的关系图线；区别：它们存在的前提不同，遵循的物理规律不同，反映的物理意义不同；电源的外特性曲线：在电源的电动势用内阻一定的条件下，通过改变外电路的电阻使路端电压随电流变化的图线，遵循闭合电路欧姆定律。UEIr，图线与纵轴的截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻。导体的伏安特性曲线：在给定导体(电阻)的条件下，通过改变加在导体两端的电压而得到的电流随电压变化的图线；Uo IEU0 M（I0,U0）b aNI0 Im遵循(部分电路)欧姆定律。；图线斜率的倒数值表示导体的电阻。右图中a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；a的斜率的绝对值表示内阻大小； b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。导体的伏安特性曲线-导体中的电流随随导体两端电压变化图线，叫导体的伏安特性曲线。区分三种图线： 电源的外特性曲线路端电压随电流变化的图象：(U一I关系图线)输出功率随外电阻变化的图线规律方法 1、电路结构分析 电路的基本结构是串联和并联，分析混联电路常用的方法是： 节点法：把电势相等的点，看做同一点回路法：按电流的路径找出几条回路，再根据串联关系画出等效电路图，从而明确其电路结构 其普遍规律是：凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点）。在外电路，沿着电流方向电势降低。凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。不加声明的情况下，不考虑电表对电路的影响。2、电表的改装: 电流计改装成各种表，关健在于原理(1)灵敏电流表（也叫灵敏电流计）：符号为G，用来测量微弱电流，电压的有无和方向其主要参数有三个：首先要知：微安表的内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug。满偏电流Ig即灵敏电流表指针偏转到最大刻度时的电流,也叫灵敏电流表的电流量程满偏电压Ug灵敏电流表通过满偏电流时加在表两端的电压以上三个参数的关系Ug= Ig Rg其中Ig和Ug均很小，所以只能用来测量微弱的电流或电压采用半偏法先测出表的内阻；最后要对改装表进行较对。(2) 半值分流法（也叫半偏法）测电流表的内阻，其原理是：当S1闭合、S2打开时：当S2再闭合时：,联立以上两式，消去E可得： 得： 可见：当R1R2时， 有：(3)电流表：符号A，用来测量电路中的电流，并联电阻分流原理如图所示为电流表的内部电路图，设电流表量程为I,扩大量程的倍数n=I/Ig，由并联电路的特点得： (n为量程的扩大倍数) 内阻,由这两式子可知，电流表量程越大，Rg越小，其内阻也越小.(4)电压表：符号V，用来测量电路中两点之间的电压 串联电阻分压原理 如图所示是电压表内部电路图设电压表的量程为U，扩大量程的倍数为n=U/Ug，由串联电路的特点，得： (n为量程的扩大倍数)电压表内阻,由这两个式子可知，电压表量程越大，分压电阻就越大，其内阻也越大 (5)改为欧姆表的原理 两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏，得 IgE/(r+Rg+Ro) 接入被测电阻Rx后通过电表的电流为 IxE/(r+Rg+Ro+Rx)E/(R中+Rx) 由于Ix与Rx对应，因此可指示被测电阻大小(6) 非理想电表对电路的影响不能忽略，解题时应把它们看作是能显示出本身电压或电流的电阻器.用电压表测得的电压实际上是被测电路与电压表并联后两端的电压，由于电压表内阻不可能无限大，因此测得的电压总比被测电路两端的实际电压小，表的内阻越大，表的示数越接近于实际电压值.用电流表测得的电流，实质上是被测量的支路(或干路)串联一个电阻(即电流表内阻)后的电流.因此，电流表内阻越小，表的示数越接近于真实值.规律方法 1、动态电路的分析与计算 (高考热点) 动态电路变化的分析是根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况，常见方法如下：(1)程序法: 基本思路是“部分整体部分” 部分电路欧姆定律各部分量的变化情况局部变化R总I总先讨论电路中不变部分(如:r)最后讨论变化部分局部变化再讨论其它 (2)直观法: 即直接应用“部分电路中R、I、U的关系”中的两个结论。任一个R增必引起通过该电阻的电流减小,其两端电压UR增加.( 局部电阻本身电流、电压)任一个R增必引起与之并联支路电流I并增加； 与之串联支路电压U串减小（称串反并同法）总结规律如下：总电路上R增大时总电流I减小，路端电压U增大；变化电阻本身和总电路变化规律相同；和变化电阻有串联关系(通过变化电阻的电流也通过该电阻)的看电流(即总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小)；和变化电阻有并联关系的(通过变化电阻的电流不通过该电阻)看电压(即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大)。(3)极限法： 即因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。(4)特殊值法：对于某些双臂环路问题，可以采取代入特殊值去判定，从而找出结论。当R=r时，电源输出功率最大为Pmax=E2/4r而效率只有50%，2、电路故障分析与黑盒子问题 闭合电路黑盒。其解答步骤是：将电势差为零的两接线柱短接，如果黑盒内只有电阻，分析时，从阻值最小的两点间开始。在电势差最大的两接线柱间画电源根据题给测试结果，分析计算各接线柱之间的电阻分配，并将电阻接在各接线柱之间。断路点的判定：当由纯电阻组成的串联电路中仅有一处发生断路故障时，用电压表就可以方便地判定断路点：凡两端电压为零的用电器或导线是无故障的；两端电压等于电源电压的用电器或导线发生了断路。3、电路中的能量关系的处理 要搞清以下概念：(1)电源的功率。电源消耗的功率、化学能转变为电能的功率、整个电路消耗的功率都是指I或I2（R外r）(2)电源的输出功率、外电路消耗的功率都是指：IU或I一 I2r或I2R外(3)电源内阻消耗的功率：I2r(4)整个电路中 P电源 P外十P内4、含电容器电路的分析与计算电容器是一个储存电能的元件在直流电路中，当电容器充放电时，电路里有充放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大（只考虑电容器是理想的不漏电的情况）的元件，在电容器处电路看作是断路，简化电路时可去掉它简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点： (1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压 (2)当电容器和用电器并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联用电器两端的电压相等 (3)电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电如果电容器两端电压升高,电容器将充电,如果电压降低，电容器将通过与它并联的电路放电.电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。电学实验专题（一）测电动势和内阻 (1)直接法：外电路断开时，用电压表测得的电压U为电动势E ;U=E(2)通用方法：伏安法测要考虑表本身的电阻,有内外接法；单一组数据计算，误差较大应该测出多组(u，I)值，最后算出平均值作图法处理数据，(u，I)值列表，在u-I图中描点，最后由u-I图线求出较精确的E和r。(3)特殊方法 （一）即计算法：画出各种电路图 (一个电流表和两个定值电阻) (一个电流表及一个电压表和一个滑动变阻器) (一个电压表和两个定值电阻) （二）测电源电动势和内阻r有甲（内接）、乙（外接）两种接法，如图甲法中：不考虑电流表分压的影响，但是要考虑电压表分流。所测得和r都比真实值小，/r测=测/r真；乙法中：不考虑电压表分流的影响，但是要考虑电流表分压。测=真，且r测= r+rA。（三）电源电动势也可用两阻值不同的电压表A、B测定，单独使用A表时，读数是UA，单独使用B表时，读数是UB，用A、B两表测量时，读数是U，则=UAUB/（UAU）。结论：电源内阻小的时候，用内接法；用外接法测的误差总比内接法测来得大。测电源内阻用内接法如图甲；测电动势用外接法，如图乙。电阻的测量 伏安法测：要考虑表本身的电阻,有内外接法；多组(u，I)值，列表由u-I图线求。怎样用作图法处理数据欧姆表测：测量原理 两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏，得 IgE/(r+Rg+Ro) 接入被测电阻Rx后通过电表的电流为 IxE/(r+Rg+Ro+Rx)E/(R中+Rx) 由于Ix与Rx对应，因此可指示被测电阻大小使用方法:机械调零、选择量程(大到小)、欧姆调零、测量读数时注意挡位(即倍率)、拨off挡。注意:测量电阻时，要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。电桥法测：半偏法测表电阻： 断s2,调R1使表满偏; 闭s2,调R2使表半偏.则R表=R2；GR2S2R1S1R1SVR2电学实验专题（二）电阻的测量电路设计的基本原则是：安全性好，误差小，仪器少，耗电少，操作方便实验电路-可分为两部分：测量电路和供电电路一、测量电路两种方法(内、外接法) 记忆决调 “内”字里面有一个“大”字类型电路图R测与R真比较条件计算比较:知RvRA及Rx大致值时内AVR大R测=RX+RA RX适于测大电阻Rx 外AVRx小R测=Rx适于测小电阻RX RA时用内接法，当Rxn倍的Rx通电前调到最大调压0E0电压变化范围大要求电压连续可调并从0开始变化Rx比较大、R滑 比较小R滑全Rx/2通电前调到最小以“供电电路”来控制“测量电路”：采用“以小控大、以大控小”的原则R滑唯一：比较R滑与Rx 控制电路 RxR滑10 Rx 限流方式分压接法R滑Rx两种均可，从节能角度选限流R滑不唯一：实难要求确定控制电路R滑实验要求：负载两端电压变化范围大。负载两端电压要求从0开始变化。电表量程较小而电源电动势较大。有以上3种要求都采用调压供电。无特殊要求都采用限流供电特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流值来反复推敲,以便能减小误差的连接方式为好电路设计具有培养和检查创造性思维能力、分析综合能力以及实验能力等多方面的能力的特点，它包括测量电阻值Rx、电阻率,电功率p和电源电动势E、内阻r.有下列几种情况的一定要用分压法：(1)被调节的用电器的电压或电流一定要从0开始连续调节(2)采用限流电路时，电路中的最小电流仍超过电表量程或超过元件允许的最大电流时(3)在给予的滑动变阻器的电阻远小于用电器的电阻时在可用分压法也可用限流法时，用限流法一般节省能耗，连线方便。不过在不强调能耗的情况下，绝大多数都可用分压法。分压法更要考虑变阻器的最大电流不得超过其限度二、选实验试材(仪表)选用和电路实物图连接, (1)仪器的选择一般应考虑三方面因素：（原则：表不超程、电器不超压）安全因素，如通过电源和电阻的电流不能超过其允许的最大电流误差因素,如选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差；选量程的原则：电压表、电流表尽可能使指针接近满刻度的中间量程,其指针应偏转到满刻度的1/32/3之间；使用欧姆表测电阻时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位选择滑动变阻器要考虑它的额定电流，然后对采用分压法的滑动变阻器选总阻值较小的，对采用限流法的滑动变阻器的总阻值选比电路中的电阻稍大些为好。对于滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。便于操作，如选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节，滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线，否则不便于操作方法：先估算电路中最大值，初定仪器的规格和接法；再算的变化范围，确定限流还是调压供电，和滑动变阻器规格。(2)选择仪器的一般步骤是：根据实验要求设计合理的实验电路；根据电路选择滑动变阻器；选定电源，选择电压表和电流表以及所用的量程(3)连接实物图的基本方法是：按题设实验要求先画电路图, 能把实物组装连接成实验电路。连接各元件(按先串再并的连线顺序)；精心按排操作步骤,过程中需要测?物理量,结果表达式中各符号的含义.画出实验电路图；分析各元件连接方式(先串再并的连线顺序)，明确电表量程；画线连接各元件，一般先从电源正极开始，到开关，再到滑动变阻器等，先画主电路,正极开始按顺序以单线连接方式将主电路元件依次串联,后把并联无件并上。(按顺序以单线连接方式将主电路中要串联的元件依次串联起来；其次将要并联的元件再并联到电路中去)；画线连接各元件,铅笔先画,查实无误后,用钢笔填。连接完毕，应进行检查，检查电路也应对照电路图按照连线的方法和顺序进行(4)注意事项：表的量程选对,正负极不能接错；导线应接在接线柱上,且不能分叉；不能用铅笔画用伏安法测小电珠的伏安特性曲线：测量电路用外接法，供电电路用调压供电。(5)实物图连线技术无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好；即：先接好主电路(供电电路).对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程,滑动变阻器应调到阻值最大处)。对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的情况，将伏安法部分接入该两点间。实物连线的总思路 画出电路图 分压(滑动变阻器的下两个接线柱一定连在电源和电键的两端) 电表的正负接线柱连滑动变阻器 限流(一般连上一接线柱和下一接线柱) 连接总回路： 总开关一定接在干路中a bA1 A A2PE r(两种情况合上电键前都要注意滑片的正确位 导线不能交叉补充：滑动变阻器的两种特殊接法（要特别引起重视）：右图电路中，当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中，到达中点位置时外电阻最大，总电流最小。所以电流表A的示数先减小后增大；可以证明：A1的示数一直减小，而A2的示数一直增大。IRXa bUPIXI /r右图电路中，设路端电压U不变。当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中，总电阻逐渐减小；总电流I逐渐增大；RX两端的电压逐渐增大，电流IX也逐渐增大（这是实验中常用的分压电路的原理）；滑动变阻器r左半部的电流I / 先减小后增大。在”伏安法测电阻”和“伏安法测电池电动势和内阻”的实验中，一般选用总阻值较小的滑动变阻器，前者可方便调节，因为电阻丝的电阻很小；后者可减少误差，因为它与大阻值的电压表并联，使流过电压表的电流较小，电流表测的值更接近干路上的总电流。另外这两个实验的电压与电流都不大，电表量程一般取3 V与0.6 A的量程。电路故障问题的分类解析1.常见的故障现象断路：是指电路两点间（或用电器两端）的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两端并联在这段电路（或用电器）上，指针发生偏转，则该段电路断路，如电路中只有该一处断路，整个电路的电势差全部降落在该处，其它各处均无电压降落（即电压表不偏转）。短路：是指电路两点间（或用电器两端）的电阻趋于零，此时电路两点间无电压降落，用电器实际功率为零（即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏）2.检查电路故障的常用方法电压表检查法：当电路中接有电源时，可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电压值的分析，就可以确定故障。在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求。电流表检查法：当电路中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分析，就可以确定故障。在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求。欧姆表检查法：当电路中断开电源后，可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的分析，就可以确定故障。在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源。试电笔检查法：对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查。在用试电笔检查电路时，一定要用手接触试电笔的上金属体。电学实验专题（三）多用电表的使用与读数1多用电表的读数电流表、电压表的刻度是均匀的，读数时应注意量程；欧姆表的刻度是不均匀的，读数时应注意乘倍率。2多用电表使用的几个注意事项(1)电流的流向：由于使用多用电表时不管测量什么，电流都要从电表的“”插孔(红表笔)流入，从“”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔。(2)要区分“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，断电的时候用表盘下边中间的指针定位螺丝调整；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，打开电源表笔短接用欧姆调零旋钮调整。(3)测电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零。(4)选倍率：测量前应根据估计阻值选用适当的挡位。由于欧姆挡的刻度不均匀，使用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小都有较大误差，通常只使用表盘中间的一段刻度范围。(5)测电阻时要将电阻与其他元件断开。测电阻时不要用手接触多用电表的表笔。(6)多用电表使用完毕应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡。电路习题1(2015北京理综)如图所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于电流表内阻的；R2的阻值等于电流表内阻的2倍若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是( )A将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04AB将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02AC将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06AD将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01A含容电路问题2(2016全国卷)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为( )A. B. C. D. 3(2016湖南浏阳一中月考)在如图所示的电路中，当闭合开关S后，若将滑动变阻器的滑片P向下调节，则正确的是()A电压表和电流表的示数都增大B灯L2变暗，电流表的示数减小C灯L1变亮，电压表的示数减小D灯L2变亮，电容器的带电量增加4(2016辽宁沈阳高三质量监测)如图所示的电路，R1、R2、R3是定值电阻，R4是滑动变阻器，电源内阻不可忽略。闭合开关，在电路稳定后，将滑动变阻器的滑动触头由中点向上移动的过程中()A电压表示数变小B电容器放电C电源的总功率变小D通过滑动变阻器的电流变大5(2016陕西西安一中模拟)(多选)如图所示，I为电流表示数，U为电压表示数，P为定值电阻R2消耗的功率，Q为电容器C所带的电荷量，W为电源通过电荷量q时电源做的功。当变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中，下列图象能正确反映各物理量关系的是( ) 解析AB变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，R2消耗的功率为PI2R，PI2，故A正确；电容器C的电压UCEI(R2r)，电荷量QCUCCEI(R2r)，则C(R2r)，保持不变，则QI图象是向下倾斜的直线，故B正确；电压表示数UEIr，UI图象应是向下倾斜的直线，故C错误；电源通过电荷量q时电源做的功WqE，E是电源的电动势，则WI是过原点的直线，故D错误。6(2016黑龙江双鸭山一中考试)如图，电路中电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图所示。当开关闭合后，下列说法中正确的是( )AL1的电流为L2电流的2倍BL3的电阻约为0.33 CL3的电功率约为1.20 WDL2和L3的总电功率约为3 W7(2016河北衡水冀州中学一轮)(多选)如图所示电路中，电源电动势为E内阻为r，当滑动变阻器R2滑动端向右滑动后，理想电流表A1、A2的示数变化量的绝对值分别为I1、I2，理想电压表示数变化量的绝对值为U。下列说法中正确的是()A电压表V的示数减小B电流表A2的示数变小CU与I1比值一定小于电源内阻rDU与I2比值一定小于电源内阻r解析BC当滑动变阻器滑动端向右滑动后，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，则总电流减小，所以电流表A2的示数减小。根据串联电路分压的特点分析可知，并联部分电压增大，即电压表V的示数增大，故A错误，B正确；根据并联电路的电流规律I2I1I，A2的示数I2变小，通过定值电阻R1的电流增大，则A1的示数I1变小，所以I1一定大于I2。电压表测量路端电压，根据闭合电路欧姆定律UEI2r可知，r，而I1大于I2，所以r，故D错误，C正确。电流元问题8(2015安徽理综，17，6分)(难度)一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为,棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为( )A. B. Cnev D. 解析：欧姆定律I，电流的微观表达式IneSv，电阻定律R，则金属棒内场强大小为Enev， C正确9(2015北京理综)真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如图所示光照前两板都不带电以光照射A板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动，忽略电子之间的相互作用保持光照条件不变a和b为接线柱已知单位时间内从A板逸出的电子数为N,电子逸出时的最大动能为Ekm，元电荷为e.(1)求A板和B板之间的最大电势差Um，以及将a、b短接时回路中的电流I短；(2)图示装置可看作直流电源，求其电动势E和内阻r；(3)在a和b之间连接一个外电阻时,该电阻两端的电压为U.外电阻上消耗的电功率设为P，单位时间内到达B板的电子，在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为Ek.请推导证明：PEk.答案(1)Ne(2)1.某学生实验小组利用下图所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“1 k”档内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表；电压表：量程5 V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5 k；导线若干。 (1)将多用电表挡位调到电阻“1 k”挡，再将红表笔和黑表笔_，调零点。(2)将图(a)中多用电表的红表笔和_(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端。(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图(b)所示，这时电压表的示数如图(c)所示，多用电表和电压表的读数分别为_k和_V。(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 k和4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为_k。 (5)多用电表电阻档的内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如右图所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为_V，电阻“1 k”挡内部电路的总电阻为_k。答案：(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0 (5)9.0015.0归纳：万用表的欧姆档里配置有一个直流电源，红表笔这端连接电源负极，黑表笔连接电源正极。万用表测电阻，电阻表盘右端为0，当指针恰好半偏，此读数即为万用表内阻。2某同学想测量电压表03 V挡的内阻，他从实验室拿来一个多用电表、3节干电池、50 的滑动变阻器1个、开关和若干导线。 (1)先用多用表粗测其内阻，把选择开关旋到欧姆挡的“100”倍率，将_(填“红”或“黑”)表笔接电压表的“”接线柱，另一只表笔接“3 V”的接线柱，多用表的指针位置如图甲所示，则电压表的内阻为_ 。(2)再用伏安法测量其内阻，把多用表的选择开关旋到直流电流的_(填“100”“10”或“1”)mA挡，请在图乙完成其余的连线。(3)实验中多用表的示数为I，电压表的示数为U，则电压表的内阻为RV_。答案：(1)红3.0103(或3 000)(2)1 (3)3. 为了测量量程为3 V的电压表V的内阻(内阻约2 000 )，实验室可以提供的器材有：电流表A1，量程为0.6 A，内阻约为0.1 ；电压表V2，量程为5 V，内阻约为3 500 ；电阻箱R1，阻值范围为09 999 ；电阻箱R2，阻值范围为099.9 ；滑动变阻器R3，最大阻值约为100 ，额定电流为1.5 A；电源E，电动势为6 V，内阻约为0.5 ；单刀双掷开关S，单刀单掷开关K，导线若干。(1)请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V的内阻的实验电路，画出电路原理图(图中的元件要用题中相应的英文字母标注)。(2)写出计算电压表V的内阻RV的计算公式为RV_。思路点拨测电阻最常用的方法为伏安法，本题要求测电压表的内阻，电压表两端的电压可直接测得，因此我们只需测出通过电压表的电流。电压表允许通过的最大电流约为IV1.5 mA，电流表A1量程为0.6 A，量程过大，不能直接使用电流表A1，必须重新设计实验方案。 解析方案一：替代法。考虑到电阻箱R1阻值范围为09 999 ，与电压表V的内阻较接近，且电阻可读，又有单刀双掷开关，因此考虑用替代法。电路图如图甲所示，闭合K，将开关S掷向1，调节滑动变阻器R3，使电压表V和V2都有较大偏转，记下电压表V2的读数；然后将开关S掷向2，保持滑动变阻器R3的滑动头不变，调节电阻箱R1使电压表V2的读数不变，那么电阻箱R1的阻值即电压表V的内阻，即RVR1。方案二：半偏法。如图乙所示，闭合K，将开关S掷向1，调节滑动变阻器R3，使电压表V满偏；然后将开关S掷向2，保持滑动变阻器R3的滑动头不变，调节电阻箱R1，使电压表V半偏，则由于R3相对于电压表V和电阻箱R1阻值较小，因此电压表V和电阻箱R1上的总电压几乎不变，其中一半电压加在电压表V上，一半电压加在电阻箱R1上，故电阻箱R1的阻值即电压表V的内阻，即RVR1。方案三：伏安法。不能直接使用电流表A1测流过电压表的电流，由于电压表V2内阻的准确值不知道，因此也不能当电流表使用，故我们考虑通过电阻箱R1来测流过电压表的电流。如图丙所示，此时流过R1的电流为I，因此电压表的内阻为RV。三种测量方案的比较(1)替代法实验原理简单，看似没有系统误差，但考虑到电阻箱不能连续调节，往往很难保证电压表V2的读数不变。(2)半偏法测电压表的内阻时，开关S接2，由于R1的串入，并联部分的总阻值略有增大，并联部分的电压略有增大，加在电压表V上的电压是原电压的一半，因此电阻箱上的电压比电压表上的电压大，电压表内阻的测量值偏大。(3)伏安法测电压表的内阻时，非理想电压表可看作一个可读出两端电压的电阻，因此计算得到通过电压表的电流无系统误差，加在电压表上的电压也无系统误差，测量的电压表的内阻也无系统误差，是最好的测量电压表内阻的方法。
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