學生課件·3-1·第二章·恒定電流

1、用愛和贊美激發(fā)孩子的潛能，用科學合理的教學方法鑄就孩子的未來 眾優(yōu)教育 學生：張衡燊 教師：陳升 151211660983-1·第二章 恒定電流一、基本知識要點1.電流、電動勢 電流電流的定義式_，適用于任何電荷的定向移動形成的電流。對于金屬導體有I=nqvS（n為單位體積內(nèi)的自由電子個數(shù)，S為導線的橫截面積，v為自由電子的定向移動速率，約10 -5m/s，遠小于電子熱運動的平均速率105m/s，更小于電場的傳播速率3×108m/s），這個公式只適用于金屬導體，千萬不要到處套用。電動勢1電源使導體兩端存在持續(xù)電壓，將其他形式的能轉化為電能的裝置。2電動勢（1）物理意義：反映

2、不同電源把其他形式的能轉化為電能本領大小的物理量。電動勢大，說明電源把其他形式的能轉化為電能的本領大；電動勢小，說明電源把其他形式的能轉化為電能的本領小。定義公式為，其單位與電勢、電勢差相同。該物理量為標量。（2）大?。旱扔谕怆娐窋嚅_時的路端電壓，數(shù)值上也等于把1C的正電荷從電源負極移到正極時非靜電力所做的功。（3）電動勢的方向：電動勢雖是標量，但為了研究電路中電勢分布的需要，我們規(guī)定由負極經(jīng)電源內(nèi)部指向正極的方向（即電勢升高的方向）為電動勢的方向。特別提醒：（1）電源電動勢由電源本身決定，與電路及工作狀態(tài)無關。（2）電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓，可以用電壓表近似測量。2.電

3、阻定律導體的電阻R跟它的長度l成正比，跟它的橫截面積S成反比_。是反映材料導電性能的物理量，叫材料的電阻率（反映該材料的性質(zhì)，不是每根具體的導線的性質(zhì)）。單位是m。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；錳銅、鎳銅的電阻率幾乎不隨溫度而變，可用于做標準電阻。半導體的電阻率隨溫度的升高而減?。梢岳斫鉃榘雽w靠自由電子和空穴導電，溫度升高時半導體中的自由電子和空穴的數(shù)量增大，導電能力提高）。有些物質(zhì)當溫度接近0 K時，電阻率突然減小到零這種現(xiàn)象

4、叫超導現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導現(xiàn)象的物體叫超導體。材料由正常狀態(tài)轉變?yōu)槌瑢顟B(tài)的溫度叫超導材料的轉變溫度TC。3. 歐姆定律_（適用于金屬導體和電解液，不適用于氣體導電）。4.電功和電熱電功就是電場力做的功，因此是W=UIt。由焦耳定律得電熱_。其微觀解釋是：電流通過金屬導體時，自由電子在加速運動過程中頻繁與正離子相碰，使離子的熱運動加劇，而電子速率減小，可以認為自由電子只以某一速率定向移動，電能沒有轉化為電子的動能，只轉化為內(nèi)能。對純電阻而言，電功等于電熱對非純電阻電路（如電動機和電解槽），由于電能除了轉化為電熱以外還同時轉化為機械能或化學能等其它能，所以電功必然大于電熱：W>Q，這時電功只

5、能用W=UIt計算，電熱只能用_計算，兩式不能通用。例. 某一電動機，當電壓U1=10V時帶不動負載，因此不轉動，這時電流為I1=2A。當電壓為U2=36V時能帶動負載正常運轉，這時電流為I2=1A。求這時電動機的機械功率是多大？二、串、并、混聯(lián)電路1.應用歐姆定律須注意對應性。選定研究對象電阻R后，I必須是通過這只電阻R的電流，U必須是這只電阻R兩端的電壓。該公式只能直接用于純電阻電路，不能直接用于含有電動機、電解槽等用電器的電路。2.公式選取的靈活性。無論串聯(lián)、并聯(lián)還是混聯(lián)，總功率都等于各電阻功率之和：P=P1+P2對純電阻，電功率的計算有多種方法。例1. 已知如圖，R1=6，R2=3，R

6、3=4，則接入電路后這三只電阻的實際功率之比為_。例2. 已知如圖，兩只燈泡L1、L2分別標有“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，應使用下面哪個電路？（）A. B. C. D. 例. 左圖甲為分壓器接法電路圖，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，變阻器總電阻為r。閉合電鍵S后，負載電阻R兩端的電壓U隨變阻器本身a、b兩點間的阻值Rx變化的圖線應最接近于右圖中的哪條實線？（）A. B. C. D.3.對復雜電路分析，一般情況下用等勢點法比較方便簡潔。4.電路中有關電容器的計算。電容器跟與

7、它并聯(lián)的用電器的電壓相等。在計算出電容器的帶電量后，必須同時判定兩板的極性，并標在圖上。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。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。C C C例2. 已知如圖，電源內(nèi)阻不計。為使電容器的帶電量增大，可采取以下那些方法：（ ）A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.減小R1三、閉合電路歐姆定律1.主要物理量。研究閉合電路，主要物理量有E（電動勢）、r（電源內(nèi)阻）、R、I、

8、U，前兩個是常量，后三個是變量。閉合電路歐姆定律的表達形式有：1. E=U外+U內(nèi) 2. （I、R間關系）3. U=E-Ir（U、I間關系） 4. （U、R間關系）從3.式看出：當外電路斷開時（I = 0），路端電壓等于電動勢。而這時用電壓表去測量時，讀數(shù)卻應該略小于電動勢（有微弱電流）。當外電路短路時（R = 0，因而U = 0）電流最大為I=E/r（一般不允許出現(xiàn)這種情況，會把電源燒壞）。2.電源的功率和效率。功率：電源的功率（電源的總功率）_電源的輸出功率_ 電源內(nèi)部消耗的功率_電源的效率：（最后一個等號只適用于純電阻電路）r電源的輸出功率，可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示。而

9、當內(nèi)外電阻相等時，電源的輸出功率最大，為。3.變化電路的討論。閉合電路中只要有一只電阻的阻值發(fā)生變化，就會影響整個電路，使總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。討論依據(jù)是：閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串聯(lián)電路的電壓關系、并聯(lián)電路的電流關系。E r以右圖電路為例：設R1增大，總電阻一定增大；由，I一定減??；由U=E-Ir，U一定增大；因此U4、I4一定增大；由I3= I-I4，I3、U3一定減??；由U2=U-U3，U2、I2一定增大；由I1=I3 -I2，I1一定減小?？偨Y規(guī)律如下： 總電路上R增大時總電流I減小，路端電壓U增大； 變化電阻本身和總電路變化規(guī)律相同； 和變化電阻有串聯(lián)關

10、系（通過變化電阻的電流也通過該電阻）的看電流（即總電流減小時，該電阻的電流、電壓都減?。?； 和變化電阻有并聯(lián)關系的（通過變化電阻的電流不通過該電阻）看電壓（即路端電壓增大時，該電阻的電流、電壓都增大）。 電路任何電阻增大，電路總電阻增大例3. 如圖，電源的內(nèi)阻不可忽略已知定值電阻R1=10，R2=8當電鍵S接位置1時，電流表的示數(shù)為0.20A那么當電鍵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.0.19AP例4. 如圖所示，電源電動勢為E，內(nèi)電阻為r當滑動變阻器的觸片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

11、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.U1<U2 D.U1>U2四、伏安法測電阻伏安法測電阻有a、b兩種接法，a叫（電流計）外接法，b叫（電流表）內(nèi)接法。外接法的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的，測量值總小于真實值，小電阻應采用外接法；內(nèi)接法的系統(tǒng)誤差是由電流表的分壓引起的，測量值總大于真實值，大電阻應采用內(nèi)接法。如果被測電阻阻值為Rx，伏特表和安培表的內(nèi)阻分別為RV、RA，若，則采用外接法。若，則采用內(nèi)接法。如果無法估計被測電阻的阻值大小，可以利用試觸法：如圖將電壓表的左端接a點，而將右端第一次接b點，第二次接c點

12、，觀察電流表和電壓表示數(shù)的變化。若電流表示數(shù)變化大，說明被測電阻是大電阻，應該用內(nèi)接法測量；若電壓表讀數(shù)變化大，說明被測電阻是小電阻，應該用外接法測量。（這里所說的變化大，是指相對變化，即I/I和U/U）。本節(jié)課小結：注意點一：3-1·第二章·恒定電流 P40頁。對“恒定電場”的理解！連接了“電荷”、電場與電流的關系。第一章講：靜電場（即靜止的電荷）；第二章、恒定電流（正負電荷或離子的定向移動），然仍是在講：動態(tài)平衡（可想象一下：化學中的“化學平衡”，乃是指變化量的平衡。）3-2·電磁感應·開始講“運動的電荷”；3-1·第三章·安培力

13、與洛倫茲力，即是在言“運動的電荷”。只不過這里安培力和洛倫茲力體現(xiàn)為“受力”情況！注意點二;區(qū)分開初高中在“電學知識”點的區(qū)別：高中是從最“根”上而言的；即從“產(chǎn)生電流”的條件，不僅僅是方向上的“有序性”；而且要強調(diào)“電荷本身”何以可能形成電流？即是從“電荷量”和“電荷之間的性質(zhì)”上言；亦是從“電場”的角度來講。（即從微觀的角度而言。）在這里：“電勢差”，U就形成了兩個分量：電源本身或者說電源本身的阻值所分得電壓為內(nèi)；外部的用電器所用的電壓為外。E=E內(nèi)+E外。注意點三：P43·“電源”裝置的解釋：能之間的轉移。仍然從“做功”的角度來講 ：電勢能和電勢差。（電動勢）直流電：電池和電解

14、質(zhì)；交流電：發(fā)電機。P53·所謂電流做功，實質(zhì)上是導體中的恒定電場對自由電荷的靜電力在做功。下面即是有個2·5-1的一個“推導電流做功表達式”。電勢差即是相當于於“恒定電場”。故P60.即是對“電源”內(nèi)部的做功情況和電流做功情況的一個總結。即是說任何一個閉合電路中，都存在一個內(nèi)部產(chǎn)生的裝置和外部運動的裝置，在這里具體化為：電源是從“能”的形式，言能之間的相互轉化，如電池從“化學能”轉化為“電能”；“發(fā)電機”則是從“機械能”轉化為“電能”；而外部的用電器的消耗，則表現(xiàn)為“電流做功”。故P60課本言道：“在外電路中，正電荷在恒定電場的作用下由正極移向負極；在電源中，非靜電力把正

15、電荷由負極移到正極?！保ǚ庆o電力：其實就是“外力”，或者說即是於“靜電荷”不同的力，這個“非靜電力”使“電源”成為可能。）綜合能力提升測試一選擇題。（本題共10小題，每小題4分，共4分。每小題中提供的四個選項中至少有一項是滿足題設要求的，請選出符合題設要求的答案。全部選正確的，得4分，選不全的得2分，有選錯的不得分。）1、電流通過生命機體或多或少都能傳導，其電流的傳導主要是靠（ ）A、自由電子導電 B、離子導電C、電解質(zhì)的水溶液導電 D、質(zhì)子導電2、沿閉合電路移動的單位電荷繞行一周，其所需能量決定于( )A、電流 B、外電路的電阻 C、內(nèi)外電路的電阻 D、電源電動勢3、在家庭用電線路總電壓不變

16、的條件下，初入夜時電燈比深夜時要暗，是因為初入夜時（ ）A.線路中總電阻變大，電流變小 B.總電流一定，支路增多，分去了電流C.干路電流過大，線路損失電壓增大 D.總電阻變小，每支路電流增大4、一盞電燈直接接在電壓恒定的電源上，其功率為100瓦，若將這盞燈先接于一段很長的導線后再接在同一電源上，此時導線上損失的電功率是9瓦，那么此燈的實際功率將：（ ）A、等于91瓦； B、小于91瓦；C、大于91瓦； D、無法確定。 5、如圖所示，2個截面不同、長度相等的均勻銅棒接在電路，兩端電壓為U，則（ ）A通過兩棒的電流相等B兩棒的自由電子定向移動的平均速率相同C兩棒內(nèi)的電場強度不同，細棒內(nèi)場強E1大于

17、粗棒內(nèi)場強E2D細棒的電壓U1大于粗棒的電壓U26、如圖，當滑動變阻器的滑片P向上端移動時，則電表示數(shù)的變化情況是（ ）A V1減小，V2 增大，A增大BV1增大，V2減小，A增大CV1增大，V2增大，A減小DV1減小，V2減小，A減小7、如圖所示的電路圖是一個應用“非”門構成一個簡易火警報警電路，當熱敏電阻的溫度升高時，其阻值將變小，則圖中X框， Y 框中應是（）AX為熱敏電阻，Y為可變電阻 BX 為熱敏電阻，Y為開關CX為可變電阻，Y為熱敏電阻 DX、Y為熱敏電阻8、某同學用電流表外接法測電阻時，誤將兩電表互換位置，則造成的結果為（）A.電阻燒壞 B.電流表燒壞C.電壓表示數(shù)幾乎為零 D.

18、電流表示數(shù)幾乎為零9、三只阻值相等的電阻連接成圖5所示的電路，由于某種原因，其中有一只電阻的阻值發(fā)生了變化，導致RABRBC則可能的原因是（ ） AR1變小 BR2變小 CR3變大 DR3變小10、如圖所示電路，可能進行的實驗有（ ）A.測定定值電阻的阻值 B.測電池的電動勢和內(nèi)阻C.測定電阻在某一電壓下的電功率 D.測定電阻材料的電阻率二、填空題。（本大題共6小題，共30分。在每題的空格中填上正確的答案，不要求寫出演算過程。） 11、（4分）如圖用伏安法測電阻時，如果不知道待測電阻的大概值時，為了選擇正確的電路以減少誤差，可將電壓表一個接頭分別在a、 b兩點接觸一下，如果安培表讀數(shù)

19、沒有顯著變化，則P應接在處，如果伏特表讀數(shù)沒有顯著變化，則P應接在 處。 12、（3分）某人用多用電表按正確步驟測量一電阻的阻值，當選擇歐姆擋“×1”擋測量時，指針指示位置如下圖所示，則其電阻值是_ _。如果要用這只多用電表測量一個約200歐的電阻，為了使測量比較精確，選擇開關應選的歐姆擋是_ _。改變擋位調(diào)整倍率后，要特別注意重新_ _。13、（4分）用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)電阻，由于電路存在問題，當電鍵S閉合后，移動變阻器的滑片P時，出現(xiàn)下列異?，F(xiàn)象.（ ）A電流表示數(shù)可變，電壓表示數(shù)始終為零 B電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)不變C電流表燒壞 D電流表示數(shù)不變，電壓表示數(shù)可變以上四

20、種情況對應的電路如圖中的(A)_ _ _，(B)_ _，(C)_ _，(D)_ _. 14、（5分）圖a中電源電動勢為E，內(nèi)阻可忽略不計；電流表具有一定的內(nèi)阻，電壓表的內(nèi)阻不是無限大，S為單刀雙擲開關，R為待測電阻。當S向電壓表一側閉合時，電壓表讀數(shù)為U1，電流表讀數(shù)為I1；當S向R一側閉合時，電流表讀數(shù)為I2。 根據(jù)已知條件與測量數(shù)據(jù)，可以得出待測電阻R 。 根據(jù)圖a所給出的電路，在圖b的各器件實物圖之間畫出連接的導線。15、（8分）如圖所示，甲為某一熱敏電阻（電阻值隨溫度的改變而改變，且對溫度很敏感）的伏安特征曲線。（1）（2分）為了通過測量得到圖甲所示關系的完整曲線，在圖乙、丙兩個電路中

21、應選擇的是圖 ；簡要說明理由： （電源電動勢為9V , 內(nèi)阻不計，滑動變阻器的阻值為0 100）。 （2）（4分）在圖丁所示電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1250。由熱敏電阻的伏安特征曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為 V；電阻R2的阻值為 。（3）（2分）舉出一個可以應用熱敏電阻的例子： 。16、（6分）將量程為100A，內(nèi)阻為500的電流表改裝成量程為10mA的電流表，并用一個標準電流表與改裝后的電流表串聯(lián)，對它進行校準。改裝和校準所用的器材如圖所示。（1）（2分）將電流表與電阻箱應并聯(lián)組成改裝表，電阻箱應取 的阻值。（2）（4分）在實物圖上連線，使之成為改裝表校準

22、電路。（要求通過電流表的電流從0連續(xù)調(diào)到10mA，為防止電流過大損壞電表，串聯(lián)上一個固定阻值的保護電阻）三計算題（本題共3小題，共30分。解答過程中要寫出必要的文字說明或重要的演步驟與方程，有具體數(shù)值計算的題，要在答案中明確寫出數(shù)值與單位。）17、（8分）如圖所示,電動機M的內(nèi)阻是0.6，R=10,直流電壓U=160V,電壓表示數(shù)110V,求（1）通過電動機的電流多大? （2）電動機消耗的電功率為多少? （3）電動機工作1h所產(chǎn)生的熱量為多少? 18、（10分）如圖電路，變阻器R1最大值為4，此時它的有效阻值為2，定值電阻R2= 6，電源內(nèi)阻r= 1，當開關S閉合時，電源的總功率為16W，輸出

23、功率為12W，這時燈正常發(fā)光，求：（1）電燈的電阻（2）當開關S斷開時，要使電燈仍正常發(fā)光，R1的滑片應移到什么位置？并求此時電源的輸出功率及電源的效率19、（12分）如圖所示，R1R3= 10，R2R420，C= 300F，電源兩端電壓恒為U6V，單刀雙擲開關開始時接通觸點2，求： (1)當開關S剛從觸點2改接為觸點1的瞬時，流過電流表的電流； (2)改接為觸點1，并待電路穩(wěn)定后，電容C的帶電量； (3)若開關S再從觸點1改接為觸點2，直至電流為零止，通過電阻R1上的電量本節(jié)課小結：注意點一：3-1·第二章·恒定電流 P40頁。對“恒定電場”的理解！連接了“電荷”、電場與

24、電流的關系。第一章講：靜電場（即靜止的電荷）；第二章、恒定電流（正負電荷或離子的定向移動），然仍是在講：動態(tài)平衡（可想象一下：化學中的“化學平衡”，乃是指變化量的平衡。）3-2·電磁感應·開始講“運動的電荷”；3-1·第三章·安培力與洛倫茲力，即是在言“運動的電荷”。只不過這里安培力和洛倫茲力體現(xiàn)為“受力”情況！注意點二;區(qū)分開初高中在“電學知識”點的區(qū)別：高中是從最“根”上而言的；即從“產(chǎn)生電流”的條件，不僅僅是方向上的“有序性”；而且要強調(diào)“電荷本身”何以可能形成電流？即是從“電荷量”和“電荷之間的性質(zhì)”上言；亦是從“電場”的角度來講。（即從微觀的角度而言。）在這里：“電勢差”，U就形成了兩個分量：電源本身或者說電源本身