新高中物理31恒定電流詳解分析

1、第1單元 基本概念和定律一、.電流條件：1、導(dǎo)體兩端有持續(xù)的電壓 2、有可以自由移動的電荷金屬導(dǎo)體自由電子 電解液正負(fù)離子 氣體正負(fù)離子、自由電子方向：正電荷的定向移動的方向c22so42 導(dǎo)體中電流由高電勢流向低電勢， 電流在電源外部由正極流向負(fù)極二、電流強(qiáng)度（i 標(biāo)量）表示電流的強(qiáng)弱。通過導(dǎo)體某一截面的電量q跟通過這些電量所用時間的比值，叫電流強(qiáng)度，簡稱電流。1、定義式：適用于任何電荷的定向移動形成的電流。 單位：1 c / s = 1 a 1 a 10 3 ma 1 ma 10 3 a注意：在電解液導(dǎo)電時，是正負(fù)離子向相反方向定向移動形成電流，在用公式iqt計(jì)算電流強(qiáng)度時應(yīng)引起注意。va

2、 b v t2、電流的微觀表達(dá)式已知：粒子電量q 導(dǎo)體截面積s 粒子定向移動的速率v 粒子體密度（單位體積的粒子的個數(shù)）n 推導(dǎo)： 對于金屬導(dǎo)體有i=nqvs（n為單位體積內(nèi)的自由電子個數(shù)，s為導(dǎo)線的橫截面積，v為自由電子的定向移動速率，約10 -5m/s，遠(yuǎn)小于電子熱運(yùn)動的平均速率105m/s，更小于電場的傳播速率3108m/s），這個公式只適用于金屬導(dǎo)體，千萬不要到處套用。三、歐姆定律 1、內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度跟導(dǎo)體兩端的電壓u成正比，跟導(dǎo)體的電阻r成反比2、公式：3、r電阻，1v / a 1 1 k 1000 1 m 1000k由本身性質(zhì)決定4、適用范圍：對金屬導(dǎo)體和電解液適用，對氣體

3、的導(dǎo)電不適用io u o iu1 2 1 2r1r25、電阻的伏安特性曲線：注意i-u曲線和u-i曲線的區(qū)別。還要注意：當(dāng)考慮到電阻率隨溫度的變化時，電阻的伏安特性曲線不再是過原點(diǎn)的直線。四.電阻定律導(dǎo)體電阻r跟它的長度l成正比，跟橫截面積s成反比。（1）是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，叫材料的電阻率（反映該材料的性質(zhì)，不是每根具體的導(dǎo)線的性質(zhì)）。單位是m。（2）純金屬的電阻率小，合金的電阻率大。材料的電阻率與溫度有關(guān)系：金屬的電阻率隨溫度的升高而增大（可以理解為溫度升高時金屬原子熱運(yùn)動加劇，對自由電子的定向移動的阻礙增大。）鉑較明顯，可用于做溫度計(jì)；錳銅、鎳銅的電阻率幾乎不隨溫度而變，可用于做標(biāo)

4、準(zhǔn)電阻。半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小（可以理解為半導(dǎo)體靠自由電子和空穴導(dǎo)電，溫度升高時半導(dǎo)體中的自由電子和空穴的數(shù)量增大，導(dǎo)電能力提高）。有些物質(zhì)當(dāng)溫度接近0 k時，電阻率突然減小到零這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物體叫超導(dǎo)體。材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度叫超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度tc。我國科學(xué)家在1989年把tc提高到130k?，F(xiàn)在科學(xué)家正努力做到室溫超導(dǎo)。注意：公式r是電阻的定義式，而r=是電阻的決定式r與u成正比或r與i成反比的說法是錯誤的，導(dǎo)體的電阻大小由長度、截面積及材料決定，一旦導(dǎo)體給定，即使它兩端的電壓u0，它的電阻仍然照舊存在。五 .電功和電熱電功就是電場力做的功，

5、因此是w=uit；由焦耳定律，電熱q=i2rt。其微觀解釋是：電流通過金屬導(dǎo)體時，自由電子在加速運(yùn)動過程中頻繁與正離子相碰，使離子的熱運(yùn)動加劇，而電子速率減小，可以認(rèn)為自由電子只以某一速率定向移動，電能沒有轉(zhuǎn)化為電子的動能，只轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。1、電功和電功率電功：電場力對運(yùn)動電荷所做的功，也叫做電流所做的功 適用于任何電路能量轉(zhuǎn)化：把電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能2、電熱和熱功率（焦耳定律）電流通過導(dǎo)體時，釋放的熱量 適用于任何電路能量轉(zhuǎn)化：電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能3、純電阻電路（一來一去，電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能（電阻、燈泡、電爐、電烙鐵）引：真空中和電阻中電流作功把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪艿牟煌▌幽?、?nèi)能、機(jī)械能、化

6、學(xué)能等）4、非純電阻電路（一來多去電能的一部分轉(zhuǎn)化成熱能（電動機(jī)、電解槽，電感，電容）wi2 r t其他形式的能量，即i2r機(jī)械pui5、對于電動機(jī) ui i2 r 機(jī)械p 輸入功率 內(nèi)耗功率 輸出功率 總功率 熱功率 機(jī)械功率 消耗功率 損失功率 有用功率例：電動機(jī)，u220v，i50a，r0.4求：電功率pui220511kw 熱功率pi2 r5020.41 kwpu2opu2opu2op u2o【例1】下圖所列的4個圖象中，最能正確地表示家庭常用的白熾電燈在不同電壓下消耗的電功率p與電壓平方u 2之間的函數(shù)關(guān)系的是以下哪個圖象 a. b. c. d.解：此圖象描述p隨u 2變化的規(guī)律，由

7、功率表達(dá)式知：，u越大，電阻越大，圖象上對應(yīng)點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率越小。選c。6、關(guān)于用電器的額定值問題額定電壓是指用電器在正常工作的條件下應(yīng)加的電壓，在這個條件下它消耗的功率就是額定功率，流經(jīng)它的電流就是它的額定電流。如果用電器在實(shí)際使用時，加在其上的實(shí)際電壓不等于額定電壓，它消耗的功率也不再是額定功率，在這種情況下，一般可以認(rèn)為用電器的電阻與額定狀態(tài)下的值是相同的，并據(jù)此來進(jìn)行計(jì)算?！纠?】 某電動機(jī)，電壓u1=10v時帶不動負(fù)載，不轉(zhuǎn)動，電流為i1=2a。當(dāng)電壓為u2=36v時能帶動負(fù)載正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電流為i2=1a。求這時電動機(jī)的機(jī)械功率是多大？解：電動機(jī)不轉(zhuǎn)時可視為為純電阻，由歐姆定律得，這

8、個電阻可認(rèn)為是不變的。電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時，輸入的電功率為p電=u2i2=36w，內(nèi)部消耗的熱功率p熱=5w，所以機(jī)械功率p=31w由例題可知：電動機(jī)在啟動時電流較大，容易被燒壞；正常運(yùn)轉(zhuǎn)時電流反而較小?！纠?】某一直流電動機(jī)提升重物的裝置，如圖所示，重物的質(zhì)量m=50kg，電源提供給電動機(jī)的電壓為u=110v，不計(jì)各種摩擦，當(dāng)電動機(jī)以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物時，電路中的電流強(qiáng)度i=5.0a，求電動機(jī)的線圈電阻大?。ㄈ=10m/s2）.解析：電動機(jī)的輸入功率pui，電動機(jī)的輸出功率p1=mgv，電動機(jī)發(fā)熱功率p2=i2r而p2=p - p1，即i2r= uimgv 代入數(shù)據(jù)解得電動

9、機(jī)的線圈電阻大小為r=4【例4】 來自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零），經(jīng)一加速電壓為800kv的直線加速器加速，形成電流強(qiáng)度為1ma的細(xì)柱形質(zhì)子流。已知質(zhì)子電荷e=1.6010-19c。這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為_。假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距l(xiāng)和4l的兩處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1n2=_。l4l質(zhì)子源v1 v2解：按定義，由于各處電流相同，設(shè)這段長度為l，其中的質(zhì)子數(shù)為n個，由。而 針對練習(xí)1.關(guān)于電阻率，下列說法中不正確的是 a.電阻率是表征材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大，其導(dǎo)電性能越好b.各種材料

10、的電阻率都與溫度有關(guān)，金屬的電阻率隨溫度升高而增大c.所謂超導(dǎo)體，當(dāng)其溫度降低到接近絕對零度的某個臨界溫度時，它的電阻率突然變?yōu)榱鉪.某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常都用它們制作標(biāo)準(zhǔn)電阻2.如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab=10 cm，bc=5 cm，當(dāng)將a與b接入電壓為u的電路中時，電流強(qiáng)度為1 a，若將c與d接入電壓為u的電路中，則電流為a.4 a b.2 a c.a d.a3.如圖所示，兩段材料相同、長度相等、但橫截面積不等的導(dǎo)體接在電路中，總電壓為u，則.通過兩段導(dǎo)體的電流相等兩段導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動的平均速率不同細(xì)導(dǎo)體兩端的電壓u1大于粗導(dǎo)體兩端的電壓u2細(xì)導(dǎo)體

11、內(nèi)的電場強(qiáng)度大于粗導(dǎo)體內(nèi)的電場強(qiáng)度a.b. c.d.4.一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)線，兩端加上電壓u時，通過導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度為i，導(dǎo)線中自由電子定向移動的平均速度為v，若導(dǎo)線均勻拉長，使其半徑變?yōu)樵瓉淼?，再給它兩端加上電壓u，則a.通過導(dǎo)線的電流為 b.通過導(dǎo)線的電流為c.自由電子定向移動的平均速率為 d.自由電子定向移動的平均速率為5.如圖所示，當(dāng)滑動變阻器的滑鍵從最左端向右滑過2r/3時，電壓表的讀數(shù)由u0增大到2u0，若電源內(nèi)阻不計(jì)，則下列說法中正確的是a.通過變阻器r的電流增大為原來的2倍b.變阻器兩端的電壓減小為原來的倍c.若r的阻值減小到零，則電壓表的示數(shù)為4u0d.以上說法都正確6.在電解

12、槽中，1 min內(nèi)通過橫截面的一價(jià)正離子和一價(jià)負(fù)離子的個數(shù)分別為1.1251021和7.51020，則通過電解槽的電流為_.7.如圖，電源可提供u=6 v的恒定電壓，r0為定值電阻，某同學(xué)實(shí)驗(yàn)時誤將一電流表（內(nèi)阻忽略）并聯(lián)于rx兩端，其示數(shù)為2 a，當(dāng)將電流表換成電壓表（內(nèi)阻無限大）后，示數(shù)為3 v，則rx的阻值為_. 8.將阻值為16 的均勻電阻絲變成一閉合圓環(huán)，在圓環(huán)上取q為固定點(diǎn)，p為滑鍵，構(gòu)成一圓形滑動變阻器，如圖1288所示，要使q、p間的電阻先后為4 和3 ，則對應(yīng)的角應(yīng)分別是_和_. 9.甲、乙兩地相距6 km，兩地間架設(shè)兩條電阻都是6 的導(dǎo)線.當(dāng)兩條導(dǎo)線在甲、乙兩地間的某處發(fā)生

13、短路時，接在甲地的電壓表，如圖所示，讀數(shù)為6 v，電流表的讀數(shù)為1.2 a，則發(fā)生短路處距甲地多遠(yuǎn)？10.某用電器離電源l m，線路上電流為i a，若要求線路上電壓不超過u v，輸電線電阻率為m，則該輸電線的橫截面積需滿足什么條件? 1-5 a a d bc abcd 6 5a 7 3 8（;或） 9（2.5 km） 10（s）第2單元 串并聯(lián)電路 電表的改裝一、串并聯(lián) 1、串聯(lián) i1 i2 r r1 + r2 u u1 + u2 2、并聯(lián)i1 + i2 i u1 u2 （1）(2) 總電阻小于任何一個電阻（3）某一個電阻變大，總電阻變大c da b（4）某一支路斷路，總電阻變大（5）某一支路

14、短路，總電阻為零3、分壓器（1） 分清負(fù)載和空載時的輸出電壓ucd（2） cd間接入電阻的大小和多少對輸出電壓的影響（3） p在中點(diǎn)時的輸出電壓ucd4、電源的串聯(lián)和并聯(lián)l1 l2 l1 l2 l1 l2 l1r r r l2r【例1】 已知如圖，兩只燈泡l1、l2分別標(biāo)有“110v，60w”和“110v，100w”，另外有一只滑動變阻器r，將它們連接后接入220v的電路中，要求兩燈泡都正常發(fā)光，并使整個電路消耗的總功率最小，應(yīng)使用下面哪個電路？ba. b. c. d. 【例2】 實(shí)驗(yàn)表明，通過某種金屬氧化物制成的均勻棒中的電流i跟電壓u之間遵循i =ku 3的規(guī)律，其中u表示棒兩端的電勢差，

15、k=0.02a/v3?，F(xiàn)將該棒與一個可變電阻器r串聯(lián)在一起后，接在一個內(nèi)阻可以忽略不計(jì)，電動勢為6.0v的電源上。求：（1）當(dāng)串聯(lián)的可變電阻器阻值r多大時，電路中的電流為0.16a？（2）當(dāng)串聯(lián)的可變電阻器阻值r多大時，棒上消耗的電功率是電阻r上消耗電功率的1/5？6vu1 u2解：畫出示意圖如右。（1）由i =ku 3和i=0.16a，可求得棒兩端電壓為2v，因此變阻器兩端電壓為4v，由歐姆定律得阻值為25。rra bsrxuore（2）由于棒和變阻器是串聯(lián)關(guān)系，電流相等，電壓跟功率成正比，棒兩端電壓為1v，由i =ku3得電流為0.02a，變阻器兩端電壓為5v，因此電阻為250?！纠?】

16、圖為分壓器接法電路圖，電源電動勢為e，內(nèi)阻不計(jì)，變阻器總電阻為r。閉合電鍵s后，負(fù)載電阻r兩端的電壓u隨變阻器本身a、b兩點(diǎn)間的阻值rx變化的圖線應(yīng)最接近于右圖中的哪條實(shí)線 a. b. c. d.解：當(dāng)rx增大時，左半部分總電阻增大，右半部分電阻減小，所以r兩端的電壓u應(yīng)增大，排除；如果沒有并聯(lián)r，電壓均勻增大，圖線將是；實(shí)際上并聯(lián)了r，對應(yīng)于同一個rx值，左半部分分得的電壓將比原來小了，所以正確，選c。二、電 路 的 簡 化原則：1、 無電流得支路可以除去2、 等勢點(diǎn)可以合并3、 理想導(dǎo)線可以任意長短4、 理想電壓表斷路，理想電流表短路5、 電容充電完畢時斷路，看成并聯(lián)，電壓相等方法：兩種方

17、法經(jīng)常一起使用1、 電流分支法2、 找交叉點(diǎn)法注意：不漏掉任何一個元件，不重復(fù)用同一個元件ab bcr2r4r1r3cr2r3r1r4cab1、b p amndcm d nc a b2r2 r4r3r1r1r2 d r3 r43r1 r3r2r4 電鍵斷開 電鍵閉合r1r2r3r1 r2 r34 三、電路中有關(guān)電容器的計(jì)算。（1）電容器跟與它并聯(lián)的用電器的電壓相等。（2）在計(jì)算出電容器的帶電量后，必須同時判定兩板的極性，并標(biāo)在圖上。（3）在充放電時，電容器兩根引線上的電流方向總是相同的，所以要根據(jù)正極板電荷變化情況來判斷電流方向。（4） 如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過每根引線的電荷量

18、等于始末狀態(tài)電容器電荷量的差；如果變化前后極板帶電的電性改變，那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量之和。r1 r3r2eca b bc c c【例4】 已知如圖，電源內(nèi)阻不計(jì)。為使電容器的帶電量增大，可采取以下那些方法：bd。a.增大r1 b.增大r2 c.增大r3 d.減小r1ca u br1 r2r3 r4+ p【例5】已知如圖，r1=30，r2=15，r3=20，ab間電壓u=6v，a端為正c=2f，為使電容器帶電量達(dá)到q =210- 6c，應(yīng)將r4的阻值調(diào)節(jié)到多大？解：由于r1 和r2串聯(lián)分壓，可知r1兩端電壓一定為4v，由電容器的電容知：為使c的帶電量為210-6c，其兩

19、端電壓必須為1v，所以r3的電壓可以為3v或5v。因此r4應(yīng)調(diào)節(jié)到20或4。兩次電容器上極板分別帶負(fù)電和正電。還可以得出：當(dāng)r4由20逐漸減小的到4的全過程中，通過圖中p點(diǎn)的電荷量應(yīng)該是410-6c，電流方向?yàn)橄蛳?。【?】如圖所示的電路中，4個電阻的阻值均為r，e為直流電源，其內(nèi)阻可以不計(jì)，沒有標(biāo)明哪一極是正極.平行板電容器兩極板間的距離為d.在平行極板電容器的兩個平行極板之間有一個質(zhì)量為m，電量為q的帶電小球.當(dāng)電鍵k閉合時，帶電小球靜止在兩極板間的中點(diǎn)o上.現(xiàn)把電鍵打開，帶電小球便往平行極板電容器的某個極板運(yùn)動，并與此極板碰撞，設(shè)在碰撞時沒有機(jī)械能損失，但帶電小球的電量發(fā)生變化.碰后小球

20、帶有與該極板相同性質(zhì)的電荷，而且所帶的電量恰好剛能使它運(yùn)動到平行極板電容器的另一極板.求小球與電容器某個極板碰撞后所帶的電荷.解：由電路圖可以看出，因r4支路上無電流，電容器兩極板間電壓，無論k是否閉合始終等于電阻r3上的電壓u3，當(dāng)k閉合時，設(shè)此兩極板間電壓為u，電源的電動勢為e，由分壓關(guān)系可得uu3e小球處于靜止，由平衡條件得mg 當(dāng)k斷開，由r1和r3串聯(lián)可得電容兩極板間電壓u為u, 由得uu uu表明k斷開后小球?qū)⑾蛳聵O板運(yùn)動，重力對小球做正功，電場力對小球做負(fù)功，表明小球所帶電荷與下極板的極性相同，由功能關(guān)系mgqmv20因小球與下極板碰撞時無機(jī)械能損失，設(shè)小球碰后電量變?yōu)閝，由功能

21、關(guān)系得qumgd=0mv2聯(lián)立上述各式解得qq球與下板碰后電荷符號未變，電量為原來的.四、電表的改裝（1）電流表原理和主要參數(shù)電流表g是根據(jù)通電線圈在磁場中受磁力矩作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理制成的，且指什偏角與電流強(qiáng)度i成正比，即ki，故表的刻度是均勻的。電流表的主要參數(shù)有，表頭內(nèi)阻rg：即電流表線圈的電阻；滿偏電流ig：即電流表允許通過的最大電流值，此時指針達(dá)到滿偏；滿偏電壓u：即指針滿偏時，加在表頭兩端的電壓，故ugigrg（2）電流表改裝成電壓表方法：串聯(lián)一個分壓電阻r，如圖所示，若量程擴(kuò)大n倍，即n，則根據(jù)分壓原理，需串聯(lián)的電阻值，故量程擴(kuò)大的倍數(shù)越高，串聯(lián)的電阻值越大。（3）電流表改裝成電流

22、表方法：并聯(lián)一個分流電阻r，如圖所示，若量程擴(kuò)大n倍，即n，則根據(jù)并聯(lián)電路的分流原理，需要并聯(lián)的電阻值，故量程擴(kuò)大的倍數(shù)越高，并聯(lián)電阻值越小。需要說明的是，改裝后的電壓表或電流表，雖然量程擴(kuò)大了，但通過電流表的最大電流或加在電流表兩端的最大電壓仍為電流表的滿偏電流ig和滿偏電壓ug，只是由于串聯(lián)電路的分壓及并聯(lián)電路的分流使表的量程擴(kuò)大了?！纠?】、一靈敏電流計(jì)，允許通過的最大電流（滿刻度電流）為ig=50a，表頭電阻rg=1k，若改裝成量程為im=1ma的電流表，應(yīng)并聯(lián)的電阻阻值為 。若將改裝后的電流表再改裝成量程為um=10v的電壓表，應(yīng)再串聯(lián)一個阻值為 的電阻。（答案52.6；9944）【

23、例8】如圖所示，四個相同的電流表分別改裝成兩個安培表和兩個伏特表。安培表a1的量程大于a2的量程，伏特表v1的量程大于v2的量程，把它們按圖接入電路，則安培表a1的讀數(shù) 安培表a2的讀數(shù)；安培表a1的偏轉(zhuǎn)角 安培表a2的偏轉(zhuǎn)角；伏特表v1的讀數(shù) 伏特表v2的讀數(shù)；伏特表v1的偏轉(zhuǎn)角 伏特表v2的偏轉(zhuǎn)角；解：大于 等于 大于等于五、伏安法電阻的測量電阻的測量有多種方法，主要有伏安法、歐姆表法，除此以外，還有半偏法測電阻、電橋法測電阻、等效法測電阻等等.下面主要介紹伏安法測電阻的電路選擇1伏安法測電阻的兩種電路形式（如圖所示）2實(shí)驗(yàn)電路（電流表內(nèi)外接法）的選擇（1）若，一般選電流表的內(nèi)接法。（2）

24、若，一般選電流表外接法。六、滑動變阻器的使用1、滑動變阻器的限流接法與分壓接法的特點(diǎn)負(fù)載rl上電壓調(diào)節(jié)范圍（忽略電源內(nèi)阻）負(fù)載rl上電流調(diào)節(jié)范圍（忽略電源內(nèi)阻）相同條件下電路消耗的總功率限流接法euleileil分壓接法0ule0ile（il+iap）比較分壓電路調(diào)節(jié)范圍較大分壓電路調(diào)節(jié)范圍較大限流電路能耗較小如圖兩種電路中，滑動變阻器（最大阻值為r0）對負(fù)載rl的電壓、電流強(qiáng)度都起控制調(diào)節(jié)作用，通常把圖（a）電路稱為限流接法，圖（b）電路稱為分壓接法. 其中，在限流電路中，通rl的電流il=，當(dāng)r0rl時il主要取決于r0的變化，當(dāng)r0rl時，il主要取決于rl，特別是當(dāng)r0r0rap，所以

25、rl與rap的并聯(lián)值r并rap，而整個電路的總阻約為r0，那么rl兩端電壓ul=ir并=rap，顯然ulrap，且rap越小，這種線性關(guān)系越好，電表的變化越平穩(wěn)均勻，越便于觀察和操作.若采用限流接法，電路中實(shí)際電壓（或電流）的最小值仍超過rl的額定值時，只能采用分壓接法.（2）下列情況可選用限流式接法測量時電路電流或電壓沒有要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只是小范圍內(nèi)測量，且rl與r0接近或rl略小于r0，采用限流式接法.電源的放電電流或滑動變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法的要求時，采用限流式接法.沒有很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時，可考慮安裝簡便和節(jié)能因素采用限流式接法.

26、【例9】用伏安法測量某一電阻rx阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：待測電阻rx（阻值約5 ，額定功率為1 w）；電流表a1（量程00.6 a，內(nèi)阻0.2 ）；電流表a2（量程03 a，內(nèi)阻0.05 ）；電壓表v1（量程03 v，內(nèi)阻3 k）；電壓表v2（量程015 v，內(nèi)阻15 k）；滑動變阻器r0（050 ），蓄電池（電動勢為6 v）、開關(guān)、導(dǎo)線.為了較準(zhǔn)確測量rx阻值，電壓表、電流表應(yīng)選_，并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.解題方法與技巧：由待測電阻rx額定功率和阻值的大約值，可以計(jì)算待測電阻rx的額定電壓、額定電流的值約為u=2.2 v，i=0.45 a. 則電流表應(yīng)選a1，電壓表應(yīng)選v1.又因=24.5 rx，

27、則電流表必須外接.因?yàn)榛瑒幼冏杵鞯娜柚荡笥诒粶y電阻rx，故首先考慮滑動變阻器的限流接法，若用限流接法，則被測電阻rx上的最小電流為imin=0.11 ai額，故可用限流電路.電路如圖所示. 【例10】某電流表的內(nèi)阻在0.10.2之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，可選用的器材如下：a待測電流表a1（量程0.6a）； b電壓表v1（量程3v，內(nèi)阻約2k）c電壓表v2（量程15v，內(nèi)阻約10k）；d滑動變阻器r1（最大電阻10）e定值電阻r2（阻值5） f電源e（電動勢4v）g電鍵s及導(dǎo)線若干（1）電壓表應(yīng)選用_； （2）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；（3）如測得電壓表讀數(shù)v，電流表讀數(shù)i，則電流表a1內(nèi)阻表達(dá)式為：ra

28、= _。解：利用電壓表指電壓，電流表指電流的功能，根據(jù)歐姆定律r=計(jì)算電流表的內(nèi)阻。由于電源電動勢為4v， 在量程為15v的電壓表中有的刻度沒有利用，測量誤差較大，因而不能選；量程為3v的電壓表其量程雖然小于電源電動勢，但可在電路中接入滑動變阻器進(jìn)行保護(hù)，故選用電壓表v1。由于電流表的內(nèi)阻在0.10.2之間，量程為0.6a ，電流表上允許通過的最大電壓為0.12v，因而伏特表不能并聯(lián)在電流表的兩端，必須將一個阻值為5的定值電阻r2與電流表串聯(lián)再接到伏特表上，才滿足要求?；瑒幼冏杵髟诒緦?shí)驗(yàn)中分壓與限流的連接方式均符合要求，但考慮限流的連接方式節(jié)能些，因而滑動變阻器采用限流的連接方式 。故本題電壓

29、表選用v1；設(shè)計(jì)電路圖如圖1所示；電流表a1內(nèi)阻的表達(dá)式為： ra =-r2。r1r2r3abc七、針對訓(xùn)練1在如圖所示的電路中，r1=r2=r3，在a、c間和b、c間均接有用電器，且用電器均正常工作，設(shè)r1、r2、r3上消耗的功率分別為p1、p2、p3，則（ ）ap1p2p3 bp1p3p2 cp1p2=p3 d因用電器的阻值未知，無法比較三個功率的大小2、如圖所示的電路中，l1、l2為“220v、100w”燈泡，l3、l4為“220v，40w”燈泡，現(xiàn)將兩端接入電路，其實(shí)際功率的大小順序是（ ） ap4p1p3p2 bp4p1p2p3cp1p4p2p3 dp1p4p3p2 3、如圖所示，把

30、兩相同的電燈分別拉成甲、乙兩種電路，甲電路所加的電壓為8v，乙電路所加的電壓為14v。調(diào)節(jié)變阻器r1和r2使兩燈都正常發(fā)光，此時變阻器消耗的電功率分別為p甲和p乙，下列關(guān)系中正確的是（ ）ap甲 p乙 bp甲 p乙 cp甲 = p乙 d無法確定 5、如圖，d為一插頭，可接入電壓恒定的照明電路中，a、b、c為三只相同且功率較大的電爐，a靠近電源，b、c離電源較遠(yuǎn)，而離用戶電燈l很近，輸電線有電阻。關(guān)于電爐接入電路后對電燈的影響，下列說法中正確的是（ ） a使用電爐a時對電燈的影響最大 b使用電爐b時對電燈的影響比使用電爐a時大 c使用電爐c時對電燈幾乎沒有影響 d使用電爐b或c時對電燈影響幾乎一

31、樣6、一盞電燈直接接在恒定的電源上，其功率為100w，若將這盞燈先接上一段很長的導(dǎo)線后，再接在同一電源上，在導(dǎo)線上損失的電功率是9w，此時電燈實(shí)際消耗的電功率（ ） a等于91w b小于91w c大于91w d條件不足，無法確定7、把兩個標(biāo)有“6v、3w”和“6v、4w”的小燈泡串聯(lián)，則串聯(lián)電路允許達(dá)到的最大功率是 w；把這兩個小燈泡并聯(lián)，則并聯(lián)電路允許達(dá)到的最大功率是 w。8、如圖所示的電路中，r1=10，r2=4，r3=6，r4=3，u=2.4v。在ab間接一只理想電壓表，它的讀數(shù)是 ；如在ab間接一只理想電流表，它的讀數(shù)是 。12.如圖所示是電飯煲的電路圖，s1是一個控溫開關(guān)，手動閉合后

32、，當(dāng)此開關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)（103 ）時，會自動斷開，s2是一個自動控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于70 時，會自動閉合；溫度高于80 時，會自動斷開.紅燈是加熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈.分流電阻r1=r2=500 ，加熱電阻絲r3=50 ，兩燈電阻不計(jì).（1）分析電飯煲的工作原理.（2）如果不閉合開關(guān)s1，能將飯煮熟嗎？（3）計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比參考答案1. a 2、d 3、a 5、d 6、bd 7、21/4w、7w 8、1.8v、2/3a 12、（1）電飯煲盛上食物后，接上電源，s2自動閉合，同時手動閉合s1，這時黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80時，s

33、2自動斷開，s1仍閉合；水燒開后，溫度升高到103時，開關(guān)s1自動斷開，這時飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由于散熱，待溫度降至70時，s2自動閉合，電飯煲重新加熱，溫度達(dá)到80時，s2又自動斷開，再次處于保溫狀態(tài).（2）如果不閉合開關(guān)s1，則不能將飯煮熟，因?yàn)橹荒芗訜岬?0.（3）加熱時電飯煲消耗的電功率p1=，保溫時電飯煲消耗的電功率p2=，兩式中r并=.從而有p1p2=121第3單元 閉 合 電 路 歐 姆 定 律一、電源1、 內(nèi)部非靜電力搬運(yùn)電荷，對電荷做功 2、兩極出現(xiàn)電勢差+ + re rirv1v2+探針3、內(nèi)部非靜電力做功，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，外部電流做功，把電能轉(zhuǎn)

34、化成其他形式的能二、電動勢 意義：1、表示把其他形式的能量轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)的物理量 2、等于電源沒接入電路時兩極間的電壓三、外電路和內(nèi)電路1、 在任何電路中，有e u外 u內(nèi) (類比：掙錢和花錢)2、 外電路和內(nèi)電路電流的流向四、閉合電路歐姆定律e u外 u內(nèi) 即 e i r + i r 閉合電路中的電流強(qiáng)度跟電源的電動勢成正比，跟電路的總電阻成反比。（比較兩個歐姆定律的異同）閉合電路歐姆定律的表達(dá)形式有：e=u外+u 內(nèi) （i、r間關(guān)系） u=e-ir（u、i間關(guān)系）（u、r間關(guān)系）五、路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系 e ir + i r r變大，i減小，u內(nèi)減小，u外變大u iei0（1）r i 0

35、，i r 0， e u外（2）r 0，i0e / r，短路電流六、u外i的圖象u外 i r + e 1、 電動勢2、 短路電流io3、 r e / i0 tan 七、閉合電路中的功率 ei u外i + u內(nèi)i總功率 輸出功率 內(nèi)耗功率八、輸出功率的最大值o rp出pmr輸出 p 得 p當(dāng)時，即rr時，輸出p最大，此時 九 電動勢和內(nèi)阻的測量e i1 （r1 + r ） e i2 （r2 + r ） 得 er1 r12 r21 r12 r2 e r e rr2r1例題匯總【例1】已知如圖，e =6v，r =4，r1=2，r2的變化范圍是010。求：電源的最大輸出功率；r1上消耗的最大功率；r2上

36、消耗的最大功率。解：r2=2時，外電阻等于內(nèi)電阻，電源輸出功率最大為2.25w；r1是定植電阻，電流越大功率越大，所以r2=0時r1上消耗的功率最大為2w；把r1也看成電源的一部分，等效電源的內(nèi)阻為6，所以，當(dāng)r2=6時，r2上消耗的功率最大為1.5w。2ar1r21s【例2】 電源的內(nèi)阻不可忽略已知定值電阻r1=10，r2=8當(dāng)電鍵s接位置1時，電流表的示數(shù)為0.20a那么當(dāng)電鍵s接位置2時，電流表的示數(shù)可能是下列的哪些值a.0.28a b.0.25a c.0.22a d.0.19a解：電鍵接2后，電路的總電阻減小，總電流一定增大，所以不可能是0.19a電源的路端電壓一定減小，原來路端電壓為

37、2v，所以電鍵接2后路端電壓低于2v，因此電流一定小于0.25a所以只能選c。v2v1l1l2l3p【例3】 如圖所示，電源電動勢為e，內(nèi)電阻為r當(dāng)滑動變阻器的觸片p從右端滑到左端時，發(fā)現(xiàn)電壓表v1、v2示數(shù)變化的絕對值分別為u1和u2，下列說法中正確的是 a.小燈泡l1、l3變暗，l2變亮 b.小燈泡l3變暗，l1、l2變亮c.u1u2uo ieu0 m（i0,u0）b ani0 im解：觸片p從右端滑到左端，總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小。與電阻蟬聯(lián)串聯(lián)的燈泡l1、l2電流增大，變亮，與電阻并聯(lián)的燈泡l3電壓降低，變暗。u1減小，u2增大，而路端電壓u= u1+ u2減小，所以u1的

38、變化量大于 u2的變化量，選bd?！纠?】 如圖所示，圖線a是某一蓄電池組的伏安特性曲線，圖線b是一只某種型號的定值電阻的伏安特性曲線若已知該蓄電池組的內(nèi)阻為2.0，則這只定值電阻的阻值為_。現(xiàn)有4只這種規(guī)格的定值電阻，可任意選取其中的若干只進(jìn)行組合，作為該蓄電池組的外電路，則所組成的這些外電路中，輸出功率最大時是_w。a bpe ra1 a a2解：由圖象可知蓄電池的電動勢為20v，由斜率關(guān)系知外電阻阻值為6。用3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，外電阻等于2，因此輸出功率最大為50w。例5：.滑動變阻器的兩種特殊接法。在電路圖中，滑動變阻器有兩種接法要特別引起重視：rxa bupiixi /r右圖

39、電路中，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭p從a端滑向b端的過程中，到達(dá)中點(diǎn)位置時外電阻最大，總電流最小。所以電流表a的示數(shù)先減小后增大；可以證明：a1的示數(shù)一直減小，而a2的示數(shù)一直增大。右圖電路中，設(shè)路端電壓u不變。當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭p從a端滑向b端的過程中，總電阻逐漸減?。豢傠娏鱥逐漸增大；rx兩端的電壓逐漸增大，電流ix也逐漸增大（這是實(shí)驗(yàn)中常用的分壓電路的原理）；滑動變阻器r左半部的電流i / 先減小后增大、a cb da cb d【例6】.黑盒問題。如圖所示，黑盒有四個接線柱，內(nèi)有4只阻值均為6的電阻，每只電阻都直接與接線柱相連。測得rab=6，rac=rad=10。rbc=rbd=rcd

40、=4，試畫出黑盒內(nèi)的電路。解：由于最小電阻是rbc=rbd=rcd=4，只有2只6串聯(lián)后再與1只6并聯(lián)才能出現(xiàn)4，因此bc、cd 、db間應(yīng)各接1只電阻。再于ab間接1只電阻，結(jié)論正合適。十、電路故障問題的分類解析1.常見的故障現(xiàn)象斷路：是指電路兩點(diǎn)間（或用電器兩端）的電阻無窮大，此時無電流通過，若電源正常時，即用電壓表兩端并聯(lián)在這段電路（或用電器）上，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則該段電路斷路，如電路中只有該一處斷路，整個電路的電勢差全部降落在該處，其它各處均無電壓降落（即電壓表不偏轉(zhuǎn)）。短路:是指電路兩點(diǎn)間（或用電器兩端）的電阻趨于零，此時電路兩點(diǎn)間無電壓降落，用電器實(shí)際功率為零（即用電器不工作或燈不亮

41、，但電源易被燒壞）2.檢查電路故障的常用方法電壓表檢查法：當(dāng)電路中接有電源時，可以用電壓表測量各部分電路上的電壓，通過對測量電壓值的分析，就可以確定故障。在用電壓表檢查時，一定要注意電壓表的極性正確和量程符合要求。電流表檢查法：當(dāng)電路中接有電源時，可以用電流表測量各部分電路上的電流，通過對測量電流值的分析，就可以確定故障。在用電流表檢查時，一定要注意電流表的極性正確和量程符合要求。歐姆表檢查法：當(dāng)電路中斷開電源后，可以利用歐姆表測量各部分電路的電阻，通過對測量電阻值的分析，就可以確定故障。在用歐姆表檢查時，一定要注意切斷電源。試電筆檢查法：對于家庭用電線路，當(dāng)出現(xiàn)故障時，可以利用試電筆進(jìn)行檢查

42、。在用試電筆檢查電路時，一定要用手接觸試電筆的上金屬體。r1r21056vfabc3.常見故障電路問題的分類解析【例7】在如圖所示電路的三根導(dǎo)線中，有一根是斷的，電源、電阻器r1、r2及另外兩根導(dǎo)線都是好的，為了查出斷導(dǎo)線，某學(xué)生想先將萬用表的紅表筆連接在電源的正極a，再將黑表筆分別連電阻器r1的b端和r2的c端，并觀察萬用表指針的示數(shù)，在下列選檔中，符合操作規(guī)程的是：a直流10v擋； b直流0.5a擋； c直流2.5v擋； d歐姆擋。解析：根據(jù)題給條件，首先判定不能選用歐姆擋，因?yàn)槭褂脷W姆擋時，被測元件必須與外電路斷開。先考慮電壓擋，將黑表筆接在b端，如果指針偏轉(zhuǎn)，說明r1與電源連接的導(dǎo)線斷

43、了，此時所測的數(shù)據(jù)應(yīng)是電源的電動勢6v?；谶@一點(diǎn)，c不能選，否則會燒毀萬用表；如果指針不偏轉(zhuǎn)，說明r1與電源連接的導(dǎo)線是好的，而r1與r2之間導(dǎo)線和r2與電源間導(dǎo)線其中之一是壞的，再把黑表筆接c點(diǎn)，如果指針偏轉(zhuǎn)，說明r1與r2之間導(dǎo)線是斷的，否則說明r2與電源間導(dǎo)線是斷的，a項(xiàng)正確。再考慮電流表，如果黑表筆接在b端，指針偏轉(zhuǎn)有示數(shù)則說明r1與電源連接的導(dǎo)線是斷的，此時指示數(shù)i=e/（r1+r2）=0.4a,沒有超過量程；如果指針不偏轉(zhuǎn)，說明r1與電源間連接的導(dǎo)線是好的，而r1與r2之間導(dǎo)線和r2與電源間導(dǎo)線其中之一是壞的，再把黑表筆接c點(diǎn)，如果指針偏轉(zhuǎn)，說明r1與r2之間導(dǎo)線是斷的，此時示數(shù)

44、i=e/r2=1.2a,超過電流表量程，故b不能選?！纠?】某同學(xué)按如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時該同學(xué)將變阻器的觸片p移到不同位置時測得各電表的示數(shù)如下表所示：序號a1示數(shù)（a）a2示數(shù)（a）v1示數(shù)（v）v2示數(shù)（v）10.600.302.401.2020.440.322.560.48將電壓表內(nèi)阻看作無限大，電流表內(nèi)阻看作零。電路中e，分別為電源的電動勢和內(nèi)阻，為定值電阻，在這五個物理量中，可根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)求得的物理量是（不要求具體計(jì)算） 。由于電路發(fā)生故障，發(fā)現(xiàn)兩電壓表示數(shù)相同了（但不為零），若這種情況的發(fā)生是由用電器引起的，則可能的故障原因是 。解析：先將電路簡化，r1與r看成一個等效

45、內(nèi)阻r，=r1+r,則由v1和a1的兩組數(shù)據(jù)可求得電源的電動勢e；由a2和v1的數(shù)據(jù)可求出電阻r3；由v2和a1、a2的數(shù)據(jù)可求出r2。當(dāng)發(fā)現(xiàn)兩電壓表的示數(shù)相同時，但又不為零，說明v2的示數(shù)也是路端電壓，即外電路的電壓全降在電阻r2上，由此可推斷rp兩端電壓為零，這樣故障的原因可能有兩個，若假設(shè)r2是完好的，則rp一定短路；若假設(shè)rp是完好的，則r2一定斷路?！纠?】如圖所示的電路中，閉合電鍵，燈l1、l2正常發(fā)光，由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)燈l1變亮，燈l2變暗，電流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是：（a）r1斷路 （b）r2斷路（c）r3短路 （d）r4短路ar1l1l2r2r3r

46、4解析：首先應(yīng)對電路進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，如圖所示為其標(biāo)準(zhǔn)化后的電路。當(dāng)r1斷路時，總電阻增大，所以通過電源的總電流減小，燈l2變暗，電流表的讀數(shù)變小，而路端電壓增大，所以l1兩端電壓增大，燈l1變亮，所以a選項(xiàng)正確。當(dāng)r2斷路時，總電阻增大，所以通過電源的總電流減小，燈l1變暗，而路端電壓增大，所以l2兩端電壓增大，燈l2變亮，b選項(xiàng)不正確。當(dāng)r3短路時，總電阻減小，所以通過電源的總電流增大，燈l1變亮，而路端電壓減小，所以l2兩端電壓減小，燈l2變暗，因?yàn)榭傠娏髟黾?，而通過l2的電流減小，電流表的讀數(shù)變大，所以c選項(xiàng)不正確。當(dāng)r4短路時，總電阻減小，所以通過電源的總電流增大，燈l1變亮，而路端電壓減小，所以l2兩端電壓減小，燈l2變暗，因?yàn)榭傠娏髟黾?，而通過l2的電流減小，電流表的讀數(shù)變大，所以d選項(xiàng)不正確。針對訓(xùn)練1.一太陽能電池板，測得它的開路電壓為800