高中物理《恒定電流》教案5新人教版選修3-1

1、恒定電流知識(shí)要點(diǎn)：1、電動(dòng)勢(shì)的概念（ 1）電動(dòng)勢(shì)是用來(lái)表明電源非靜電力做功本領(lǐng)的物理量。電源的非靜電力把正電荷從負(fù)極移到正極所做的功跟被移送電量的比，叫做電源電動(dòng)勢(shì)。公式：Wq單位：伏特。（ 2）電源的電動(dòng)勢(shì)的大小是由電源本身的因素決定的。無(wú)論內(nèi)、外電路上的電阻、電流如何變化，對(duì)于某一確定電源來(lái)講，其電動(dòng)勢(shì)均為一個(gè)定值。（ 3）注意電源電動(dòng)勢(shì)和電勢(shì)差（電壓）的區(qū)別電源電動(dòng)勢(shì)是表明非靜電力 移送電荷做功把其它形式能轉(zhuǎn)換為電能的本領(lǐng)的物理量。其大小為 非靜電力 移送電荷所做的功與被移送電荷的電量之比，即W 。因此它是描述q電源產(chǎn)生電能能力的物理量。電勢(shì)差是表明電場(chǎng)力 移送電荷做功把電能轉(zhuǎn)化為其它形

2、式能的本領(lǐng)的物理量。其大小為電場(chǎng)力 移送電荷所做的功與被移送的電荷電量之比，即UW。因此，它是說(shuō)明消耗電q能的物理量。電動(dòng)勢(shì)是專(zhuān)對(duì)電源而言，而電勢(shì)差是專(zhuān)對(duì)閉合電路的各部分來(lái)說(shuō)的。2、明確電功和電熱的關(guān)系（ 1）電功 WI· U · t 只表示電路中消耗電能的多少，并不告訴我們電能轉(zhuǎn)化為別的一種還是幾種其它形式的能量。電熱 QI 2 · R· t 只表示電流通過(guò)電阻 時(shí)產(chǎn)生熱量的多少，除純電阻電路外，一般用心愛(ài)心專(zhuān)心1并不能直接告訴我們消耗了多少電能。（ 2）任何用電器都是能量轉(zhuǎn)換器，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化的不同情況，可以把用電器分為純電阻和非純電阻兩類(lèi)。在純電阻電

3、路中，電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（熱），因此，電功等于電熱，即W Q I·U·t I 2R tU2· ·· tR在非純電阻電路中，電流做功除一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（熱）以外，還要轉(zhuǎn)化為其它形式的能，如：在電動(dòng)機(jī)里，電能熱+機(jī)械能；在電解槽里，電能熱+化學(xué)能；這樣電功要大于電熱，即WQ 或I · U · tI 2 · R· t3、對(duì)歐姆定律的理解和分析（ 1）部分電路歐姆定律：通過(guò)給定一段導(dǎo)體上的電流強(qiáng)度跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比。公式： IUR使用歐姆定律應(yīng)注意：歐姆定律對(duì)于金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電都適用

4、，但對(duì)于氣體導(dǎo)電不適用。歐姆定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，它揭示的是電流形成的外部原因和電流的關(guān)系。即在導(dǎo)體兩端存在有電壓，決定了導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度這個(gè)因果關(guān)系的規(guī)律性。因此在使用時(shí)，必須注意 I 、 U、 R三個(gè)量都是同時(shí)對(duì)同一段電路而言的，決不能把這一段電路的電流、電壓和電阻跟其它電路中的電流，電壓和電阻相混。伏安特性曲線(xiàn)：如圖所示。它表示的意義是一個(gè)確定的導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度隨電壓而變化的函數(shù)關(guān)系。即對(duì)一個(gè)確定的導(dǎo)體（電阻）來(lái)說(shuō)，電流強(qiáng)度（I ）跟導(dǎo)體兩端的電壓（U）成正比。所以電流隨電壓而變化的圖線(xiàn)為一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線(xiàn)，直線(xiàn)的斜率反映了導(dǎo)體的電阻的大小（等于導(dǎo)體電阻的倒數(shù)），斜率越大，電阻越小。如

5、圖中直線(xiàn)a 表示的導(dǎo)體的電阻大于直線(xiàn)b 的導(dǎo)體的電阻。（ 2）閉合電路歐姆定律：閉合電路中的電流強(qiáng)度跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路中的電阻之和成反比。公式Ir（ 1）R或I· RI· r U 外U 內(nèi)（ 2）（ 1）式是電流表達(dá)式，它表示閉合電路中電流的大小由哪些因素決定。（ 2）式是電壓表達(dá)式，它表示內(nèi)、外電壓是由電源提供的。內(nèi)、外電壓之和等于電源電動(dòng)勢(shì)。路端電壓隨外電阻變化而變化用心愛(ài)心專(zhuān)心2外電路兩端的電壓叫做路端電壓。當(dāng)外電路接通時(shí)，路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)減去內(nèi)電壓。即： U 外I· r通常認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 r 是不變的， 根據(jù)公式 I和 U 外I&

6、#183; r 可以得Rr出當(dāng)外電路電阻 (R) 改變時(shí)，總電流強(qiáng)度（I ），內(nèi)電路電壓（ U 內(nèi) ）和路端電壓 (U 外 ) 都要隨之改變。其變化情況如下表：外電阻改變情況電流強(qiáng)度改變情況內(nèi)電壓改變情況路端電壓改變情況（ R）IU 內(nèi) I · rU 外IrR rR增大減小減小增大R(斷路)00U 外R減小增大增大減小R=0（短路）I 短U 內(nèi)U 外0r路端電壓跟通過(guò)電源的電流強(qiáng)度的關(guān)系可以用I U關(guān)系曲線(xiàn)表示，如圖所示。從圖線(xiàn)上可以看出，隨閉合電路中電流強(qiáng)度的增大，路端電壓成線(xiàn)性減小。I U關(guān)系曲線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)和縱軸的交點(diǎn)表示電流為零時(shí)的路端電壓， 即等于電源電動(dòng)勢(shì)。 曲線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)與橫

7、軸的交點(diǎn)表示路端電壓為零時(shí)的電流，即發(fā)生短路時(shí)的電流I 短。rP總P出P內(nèi) ，即根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，在閉合電路中應(yīng)有I·I·UI 2 · r當(dāng)外電路電阻等于內(nèi)電阻時(shí)，電源的輸出功率最大。即2當(dāng) R r 時(shí) Pm4r電源的效率為：I · U100%I ·4、電流表的改裝和歐姆表對(duì)于電流表應(yīng)知道以下三個(gè)主要參數(shù)：電流表線(xiàn)圈電阻Rg ，即表頭內(nèi)阻；電流表允許通過(guò)的最大電流值I g ，即滿(mǎn)偏電流；電流表指針滿(mǎn)偏時(shí)，加在電流表兩端上的電壓U g ，即滿(mǎn)偏電壓U gI g · Rg 。（ 1）電流表改裝成伏特表用心愛(ài)心專(zhuān)心3根據(jù)串聯(lián)電路分壓

8、原理，如圖所示，將滿(mǎn)偏電壓為U gI g · Rg 的電流表串聯(lián)一個(gè)大電阻Ru，這樣擴(kuò)大了量程，改裝成量程為U的伏特表。電流表與電阻串聯(lián) UR U Ug根據(jù)分壓原理U gU RUU gRgRuRuUU g· RgU· Rg(n 1)· Rg R1uU gU gU其中為擴(kuò)大倍數(shù)：U g應(yīng)當(dāng)注意：電流表和串聯(lián)的分壓電阻Ru 所組成的整體才叫伏特表。因此伏特表刻度盤(pán)上所標(biāo)出的伏特值，不表示加在電流表上的電壓，而是直接表示加在伏特表上的電壓。從公式 Ru(n1) · Rg 中可以看出，要改裝的伏特表量程越大，需串聯(lián)的分壓電阻值就應(yīng)越大。（ 2）電流表改

9、裝成安培表I g 的根據(jù)并聯(lián)電路分流原理，如圖所示，將滿(mǎn)偏電流為電流表并聯(lián)上一個(gè)小電阻R，這樣擴(kuò)大了量程，改裝成量程為I 的安培表。電流表與電阻并聯(lián)I RII g根據(jù)分流原理I g · Rg(II g ) · RI g·Rg將分子、分母同除以 I gRI gI得R1Rg1IRg1( n 1)I g其中為擴(kuò)大倍數(shù)：II g應(yīng)當(dāng)注意：電流表和并聯(lián)的分流電阻 R所組成的整體才叫安培表。因此安培表刻度盤(pán)上標(biāo)出的安培值，不表示通過(guò)電流表上的電流，而是直接表示通過(guò)安培表的電流。從公式 R1· Rg 中可以看出，要改裝的安培表量程越大，需并聯(lián)的分流電阻n1值就應(yīng)越小。

10、用心愛(ài)心專(zhuān)心4上述電流表改裝成伏特表和電流表改裝成安培表的原理，計(jì)算方法及推導(dǎo)出的公式，同樣適用于擴(kuò)大伏特表的量程和擴(kuò)大安培表的量程。（ 3）歐姆表歐姆表的構(gòu)造：如圖所示，是內(nèi)阻為 Rg ，滿(mǎn)偏電流為I g 的微安表或毫安表， R0 是調(diào)零電阻，電池的電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為 r ， 以上三者串聯(lián)。外接黑表筆接電池正極，外接紅表筆接電池負(fù)極。歐姆表原理：歐姆表是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的。當(dāng)紅、黑表筆短接時(shí)（即Rx0 ），調(diào)節(jié) R0 ，使表指針指到滿(mǎn)刻度I g ，此時(shí)I gr R0Rg歐姆表盤(pán)刻度應(yīng)為零。當(dāng)紅、黑兩表筆斷開(kāi)時(shí)（即 Rx），電路無(wú)電流， I0 ，指針不偏轉(zhuǎn)。歐姆表盤(pán)刻度應(yīng)為。當(dāng)紅、黑表筆間接入電阻Rx 時(shí)（如上圖所示），此時(shí)通過(guò)表的電流為 I ，則IR0RxRgr或 Rx( RgrR0