第15單元：恒定電流

1、第15單元：恒定電流【教學(xué)結(jié)構(gòu)】 一、歐姆定律：，必須注意：U為加在電阻兩端的電壓。I為流過電阻中的電流強(qiáng)度。電壓：就是導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差，在導(dǎo)體中存在電場(chǎng)，在電場(chǎng)作用下電荷定向移動(dòng)形成電流。電壓單位：伏特（V）U=10V，表示導(dǎo)體中通過1庫倉電量電場(chǎng)力要做10焦的功，即電流要做10焦的功。電流強(qiáng)度：表示電流強(qiáng)弱的物理量。定義為，即單位時(shí)間通過導(dǎo)體橫截面電量單位：安培A，毫安mA，微安。電阻：導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用，單位 歐姆，千歐，兆歐，1=106二、電阻定律：，在溫度不變時(shí)，導(dǎo)線電阻跟它的長度成正比，跟它的橫截面積成反比。電阻率：表示材料導(dǎo)電性能的物理量。單位m，實(shí)用單位(mm)2/m，金屬材料

2、電阻率隨溫度計(jì)高而增大。溫度降低到絕對(duì)零度材料電阻率降低到零，這種現(xiàn)象稱超導(dǎo)現(xiàn)象。一般情況下，不考慮溫度對(duì)電阻影響，一定要認(rèn)真審題按題意處理溫度對(duì)電阻影響。三、電功，電功率W=UIt，電流通過用電器做功，把電能化為其它形式的能，對(duì)于純電阻電路，W=I2Rt，電流通過導(dǎo)產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt，稱為焦耳定律。電路中包含電動(dòng)機(jī)，電解槽等用電器時(shí)，即非純電阻電路，WI2Rt，。電路中電功不等于電熱，電能還轉(zhuǎn)化為其它形式能。四、串、并聯(lián)電路1. 串聯(lián)電路的基本特點(diǎn)，如圖2所示，(1)I=I1=I2，(2)R=R1+R2，(3)U=U1+U2，(4)，(5)2.并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)：如圖3所示，(1)I=I

3、1+I2，(2)，(3)U=U1=U2，(4)，(5)，應(yīng)注意：并聯(lián)電阻的總值小于任意一個(gè)電阻，并聯(lián)電阻越多總電阻越小，但不是并聯(lián)電阻越大總電阻越小，兩個(gè)電阻并聯(lián)，其中一個(gè)電阻增大，并聯(lián)總電阻應(yīng)是增大而不是減小。五、閉合電路歐姆定律1.電源：把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。電動(dòng)勢(shì)：等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓。用表示，電動(dòng)勢(shì)就表示電源把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。從物理意義講不同于電壓。電壓表示靜電力做功，而電動(dòng)勢(shì)表示非靜電力做功。一般情況下，電動(dòng)勢(shì)可認(rèn)為是不變的。電源內(nèi)阻：電路接通電路中有電流，電源內(nèi)部也有等大電流，電源內(nèi)部也有電阻即內(nèi)電阻用r表示。在一般情況下，電源內(nèi)電阻是不變的。路端

4、電壓：如圖4所示電路，電鍵K閉合時(shí)，A，B兩點(diǎn)間電壓，即為路端電壓U，在K斷開時(shí)U=。2.閉合電路歐姆定律。=U+Ir，或I=，Ir為電源內(nèi)電壓U內(nèi)。在外電阻R增大時(shí)，電路電流I減??；R減小時(shí)，I增大。根據(jù)=U+Ir當(dāng)R增大時(shí)，U內(nèi)減小，U增大；R減小時(shí)，U內(nèi)增大，U減小。當(dāng)R時(shí)即斷路：U=，R=0時(shí)，即短路，I短=，I短不是無窮大。電源輸出功率：當(dāng)R=r，電源輸出功率最大，當(dāng)R<r時(shí)，隨R增大輸出功率增大，當(dāng)R>r時(shí)，隨R輸出功率減小。A3.相同電池的串聯(lián)電池組：一個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)。內(nèi)阻r。幾個(gè)電池串聯(lián)電池組電動(dòng)勢(shì)=n。內(nèi)阻r=nr。AA六、用伏安法測(cè)電阻：用圖5所示電路測(cè)Rx阻值

5、時(shí)，V 示數(shù)為Rx兩端電壓，示數(shù)為通過Rx的電流。Rx=，實(shí)際 示數(shù)IR+IV。測(cè)得Rx值。比真值小。當(dāng)Rv值越大Iv越小 示數(shù)越接近IR，RV>>Rx的Rx值。用圖6所示電路，測(cè)Rx值時(shí)，當(dāng)Rx>>RA時(shí)測(cè)定值比較準(zhǔn)確。內(nèi)接法?！窘忸}點(diǎn)要】 例一、如圖7所示，R1=R2=R3=R=4，U=8V，求，(1)安培計(jì)示數(shù)。(2)用導(dǎo)線連接A D，安培計(jì)示數(shù)。(3)用導(dǎo)線同時(shí)連接A D，B C，導(dǎo)線A D，B C不連接，安培計(jì)的示數(shù)。解析：(1)電路連接是R2，R3，R4串聯(lián)，然后與R1并聯(lián)。R1+R2+R3=12，總電阻R=3，(2)用導(dǎo)線連接A D，導(dǎo)線A D與R2、R3

6、并聯(lián)，導(dǎo)線把R2，R3短路，電路便為R4與R1并聯(lián)，電阻R=2，安培計(jì)示數(shù)(3)同時(shí)導(dǎo)線連接A D，B C，電路如圖8所示，導(dǎo)線A D把4個(gè)電阻的一端連在一起。導(dǎo)線C B把4個(gè)電阻的另一端連接在一起，四個(gè)電阻的兩端電勢(shì)相等，四個(gè)電阻并聯(lián)，電路總電阻為R=1，安培計(jì)示數(shù)I=8A，千萬不能認(rèn)為A D導(dǎo)線使R2、R3短路，最后只有R1一個(gè)電阻。例二、如圖9所示，電阻R1，R2，R3，的電壓，電流，消耗電功率分別為U1，U2，U3，I1，I2，I3，P1，P2，P3，把此電路與電源接通后，求，(1)U1/U2，(2)I1/I2，(3)P1/P2解析：從圖可知電阻R1與電阻R2，R3的并聯(lián)值串聯(lián)，R1與

7、R2分壓，U2等R2分壓，U2等R2兩端電壓，根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理 。流經(jīng)R1電流I1=I2+I3，根據(jù)并聯(lián)電路分流原理，。電阻消耗電功率P=UI，所以從以上兩個(gè)例題可以看出，解決電學(xué)問題時(shí)，電路一定要清，搞清楚電路是如何連接的是解題的關(guān)鍵。串聯(lián)電路分壓，并聯(lián)電路分流是經(jīng)常使用的電學(xué)規(guī)律，必須熟練掌握。例三、如圖10所示的電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3的滑動(dòng)頭P向b移動(dòng)時(shí)，（ ）A.伏特表V1，V2都增大，安培表A1減小，A2增大。B.伏特表V1，V2都減小，安培表A1增大，A2減小。C.伏特表V1增大，V2減小，安培表A1，A2都減小。D.伏特表V1減小，V2增大，安培表A1，A2都增大。解析：當(dāng)

8、滑動(dòng)頭P向b移動(dòng)時(shí)，電阻R3增大，全電路總電阻R增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律。I=，電路電流減小，安培計(jì)A1的示數(shù)減小，又=U路+Ir，不變，r不變，I減小，所以U路增大，伏特計(jì)V1的示數(shù)增大，電阻R1兩端電壓UR1=IR1，I減小，UR1減小，伏特計(jì)V2示數(shù)減小，電阻R2兩端電壓UR2，U路=UR1+UR2，U路增大，UR1減小，UR2增大，流過R2的電流IR2=，UR2增大，R2不變，IR2增大，I=IR2+IR3，I減小，IR2增大，所以IR3減小，安培計(jì)A2示數(shù)減小，選項(xiàng)C正確。例四、一輛電車上的電動(dòng)機(jī)的額定電壓是110伏，內(nèi)阻是4歐，在正常行駛時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)的電流強(qiáng)度是5安培，若不計(jì)電

9、車內(nèi)部的磨擦引起的能量損失，則電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力的功率是（ ）解析：電動(dòng)機(jī)不是純電阻，含有電動(dòng)機(jī)的電路不是純電阻電路。電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力的功率不是電功率，而是電動(dòng)機(jī)的輸出機(jī)械功率。電動(dòng)機(jī)消耗電路中的電功率，把其中一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)阻上的發(fā)熱功率，另一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率輸出去。電路輸給電動(dòng)機(jī)的電功率P=UI=110×5=550W，在電阻上的發(fā)熱功率P焦=I2R=52×4=100W，轉(zhuǎn)化機(jī)械功率P機(jī)=PP焦=550W100W=450W=0.45KW。選項(xiàng)C正確。電動(dòng)機(jī)不是純電阻，歐姆定律不適用，電壓，電阻，電流強(qiáng)度的關(guān)系不是I=。從能量轉(zhuǎn)化方面看，電動(dòng)機(jī)不是把消耗的全部電能轉(zhuǎn)化為機(jī)

10、械能，還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。例五、如圖11所示，=12V，r=1，導(dǎo)線電阻不計(jì)，R=22(a)K閉合時(shí)，滑鍵c逐漸向右滑動(dòng)時(shí)，干路電流將_，路端電壓將_A C間電壓將_，電源消耗總功率_，電源內(nèi)部消耗的功率_(b)K閉合時(shí)，滑鍵c放在R中間，干路電流為_，路端電壓為_，A C間電壓為_，B C間電壓為_，電源內(nèi)電壓為_，電源消耗總功率為_電源內(nèi)部消耗功率為_，輸出功率為_，電源效率為_。解析：(a)：電鍵K閉合時(shí)，滑鍵c向右滑動(dòng)時(shí)，電路電阻逐漸減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律，干路電流將逐漸增大，路端電壓：=U路+Ir，U路逐漸減小。A C間電壓UAC=IRAC，因RAC=0，不隨C移動(dòng)而變化。電源

11、消耗總功率：P總=I，因?yàn)镮增大，而增大，電源內(nèi)部消耗功率P內(nèi)=I2r，r不變，P內(nèi)增大，(b)K閉合，C放在R中間則外電路電阻R外=11，干路電流I=，路端電壓U路=IR外=1×11=11V，UAC=0V，UBC=U路=11V，電源內(nèi)電壓U內(nèi)=Ir=1V，電路消耗總功率P總=I=12×1=12W輸出功率P出=U路×I=11×1=11W，電源內(nèi)部消耗電功率。P內(nèi)=I2r=P總P出=1W，電源效率=，本題是對(duì)閉合電路的基本規(guī)律全面的檢測(cè)，是對(duì)閉合電路的基本概念，基本規(guī)律的綜合練習(xí)使用，熟練掌握非常必要。例題六，如圖12所示，兩個(gè)電源電動(dòng)勢(shì)皆為60V，內(nèi)電阻

12、皆為2，左邊電阻8，右邊電阻2，虛線框內(nèi)是一個(gè)6和1個(gè)8電阻組成的電路，當(dāng)只接通K1，K2時(shí)，回路電流為6A，當(dāng)只接通K2，K3時(shí)，回路電流為5A，求只接通K1和K3時(shí)，回路電流強(qiáng)度是多大？解析：電路只接通K1，K2時(shí)，電路電動(dòng)勢(shì)=120V，設(shè)框內(nèi)電阻為R1，則I=則R1=R左R右2r=6，R1與R左，R右串聯(lián)。當(dāng)電路只接K2，K3時(shí)，R2=8，則R2與R右串聯(lián)。在虛線框內(nèi)R1，R2組成電路應(yīng)為圖13所示，當(dāng)電路中只接通K1，K3時(shí)，電路應(yīng)是R左、R1、R2串聯(lián)【課余思考】 1.比較部分電路歐姆定律與閉合電路歐姆定律的聯(lián)系和區(qū)別。純電阻電路和非純電阻電路在使用定律時(shí)應(yīng)注意些什么？ 2.閉合電路

13、中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是什么？串，并聯(lián)電路的特點(diǎn)是什么？【同步練習(xí)】 1.一條粗細(xì)均勻的電阻絲電阻為R，其橫截面直徑為d，若將它拉制成直徑為d/10的均勻細(xì)電阻絲，其電阻變?yōu)椋?） A.10000R B.1000R C.100R D.R/100 2.導(dǎo)線A電阻為R，A中電流強(qiáng)度為I，通電時(shí)間為t，導(dǎo)線B的電阻為R/2，B中電流強(qiáng)度為I/4，通電時(shí)間為2t，那么 (1)相同的時(shí)間通過導(dǎo)線A與B橫截面的電量之比為（ ） A.2:1 B.1:2 C.4:1 D.1:4 (2)時(shí)間t內(nèi)電流通過A做功與時(shí)間2t內(nèi)電流通過B做功之比為（ ） A.32:1 B.16:1 C.8:1 D.1:4 3.A，B，C，D

14、四個(gè)相同的燈泡按圖14所示電路連接，M，N兩端電壓恒定，這四個(gè)燈泡中（ ） A. C燈比D為亮 B. A燈比C燈亮 C. A燈和B燈一樣亮 D. A燈和C燈一樣亮 4.甲、乙兩個(gè)定值電阻分別接入電路中，通過電阻的電流強(qiáng)度與電阻兩端電壓的關(guān)系如圖15所示，根據(jù)圖線可知（ ） A.甲的兩端電壓總比乙兩端電壓大 B.甲電阻比乙的電阻小 C.加相同電壓時(shí)，甲的電流強(qiáng)度比乙的小 D.只有甲兩端電壓大于乙兩端電壓時(shí)，才能使甲、乙中電流強(qiáng)度相等 5.某輸電線總電阻為2.0，若輸送電功率保持10KW不變，在用250V電壓輸送時(shí)，線路上損失功率為_KW，若改用5000V電壓輸送時(shí)，線路上損失電功率為_KW。 6.如圖16所示，電路兩端電壓恒定，電阻R1