8恒定电流

专题8：恒定电流知识总结方法模板11以电路为核心的综合应用问题题型概述：该题型是高考的重点和热点，高考对本题型的考查主要体现在闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、电学实验等方面.主要涉及电路动态问题、电源功率问题、用电器的伏安特性曲线或电源的U-I图像、电源电动势和内阻的测量、电表的读数、滑动变阻器的分压和限流接法选择、电流表的内外接法选择等.思维模板：(1)电路的动态分析是根据闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律及串并联电路的性质，分析电路中某一电阻变化而引起整个电路中各部分电流、电压和功率的变化情况，即有R分→R总→I总→U端→I分、U分(2)电路故障分析是指对短路和断路故障的分析，短路的特点是有电流通过，但电压为零，而断路的特点是电压不为零，但电流为零，常根据短路及断路特点用仪器进行检测，也可将整个电路分成若干部分，逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路欧姆定律进行推理.(3)导体的伏安特性曲线反映的是导体的电压U与电流I的变化规律，若电阻不变，电流与电压成线性关系，若电阻随温度发生变化，电流与电压成非线性关系，此时曲线某点的切线斜率与该点对应的电阻值一般不相等.电源的外特性曲线(由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir，画出的路端电压U与干路电流I的关系图线)的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻.AVQIIInqSvGtUGULRRUIRISWWUIt电流定义电流的微观表达式：电流表由小量程的电流表（表头）并联电阻改装而成电压电压表由小量程的电流表（表头）串联电阻改装而成滑动变阻器两种接法变阻箱电阻，与、无关电阻定律伏安法测电阻超导现象跟导体的材料有关，随温度的升高而增大半导体电路中的物理量电动（适用于所有电路）对恒定电流22222UWtIRtRQWQQIRtQWUPIRRPPUIEEEUU外内纯电阻电路对纯电阻电路电热焦耳定律（适用于所有电路）对非纯电阻电路对于纯电阻电路电功率（适用于所有电路）额定功率实际功率等于电源没有接入电路时两极间的电压电动势闭合电路中，等于内、外电路上电势降落之和：2UIUIRIUIEIr欧姆定律（适用于金属导体和电解质溶液）伏安特性曲线非线性元件图线为曲线电阻串联部分电路（不含电源）电阻并联闭合电路欧姆定律全电路（含电源）路端电压（电源的输出电压）功率分配1电源和电流qqItInqsv在电源内部逆电场力运送电荷恒定电场：基本性质与静电场相同电势、电势差、电场强度定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流（电荷的定向移动形成电流）方向：规定和正电荷定向移动的方向一致，和负电荷定向移动的方向相反电子定向移动的方向与电流方向相反（正、负离子同时移动形成电流），取绝对值相加宏观：正负电荷同向移动时，效果抵销恒定电流电源在电路中形成电场（公式微观AA5-5m/s10m/NnnqSvMNSInqvnnM，为单位体积内的自由电荷数，为单个自由电荷量，为导线横截面积，为自由电荷定向移动的速率）（当上式中为单位长度的自由电荷数）（1）金属导体中的自由电子做无规则热运动的速率的数量级约为10；（2）电子在电场力作用下做定向移动的平均速度的数量级约为导线中的电场建立的速度sc；（3）当电路中闭合电键时，电路中各处以真空中光速建立恒定电场，在恒定电场的作用下各处的自由电子几乎同时开始定向移动，形成电流。2电动势1.    电源能维持电路中稳定的电流，是因为它有能力把来到负极的电荷经过电源内部不断地搬运到正极2.电源内部总存在着由正极指向负极的电场，在这个电场中正电荷所受的静电力阻碍它向正极的移动，电源要使正电荷向正极移动，就一定要有非静电力作用于电荷才行，这种力做功使电荷的电势能增加．3.从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置．C   WWqEEq①反映不同电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量1.物理意义②电动势大，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大③电动势小，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领小①等于外电路断开时的路端电压，数值上也等于把1的正电荷从电源负极移到正极时非静电力所做的功2.大小②电动势指在电源内部，非静电力把正电荷由负极移送到正极，非静电电动势力所做的功与的比值，用表示．即，   单位是伏特．3.方向：是标量.规定由负极经电源内部指向正极的方向（即电势升高的方向）为电动势的方向外部：由正极流向负极4.电流方向内部：由负极流向正极5.大小的决定因素：由电源中非静电力特性决定，跟电源的体积无关，跟内外电路也无关．6.容量：电池所能输出的总电荷量为电池的容量。电池的型号不同，容量不同。内阻：电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫电源的内阻。3欧姆定律  UIRURRIR（1）内容：通过某段电路的电流，跟这段导体两端的电压成正比，跟导体本身的电阻成反比（2）表达式：①适用于金属导电和电解液导电（3）适用范围实质是只适用于电流的热效应欧姆定律②不适用气体和半导体导电同一导体，不管电流、电压怎样变化，电压跟电流的比值不变，用表示，即＝，（4）电阻：的值反映了导体对电流的阻碍作用，叫做导体的电阻  RIUIUUIRIU①在一定的情况下，正比于，所以图线和图线都是通过原点的直线（图甲、乙）1.伏安特性曲线②在变化的情况下，与不再成正比而是一条曲线（图丙）导体的伏安特性曲线2.图线的形状：按照图线的形状是否为直线，可将电学元件分为线性元件和非线性元件．3.测定小灯泡的伏安特性曲线：采用分压电路，可以使电压从零开始增加到额定电压①二极管两端接正向电压时，4.某晶体二极管的伏安特性曲线电压较低时电阻较大，当电压增大到某一值时电阻很小，几乎为零；②二极管两端接反向电压时，二极管的电阻较大，当反向电压过高时，二极管会被击穿分压电路5.滑动变阻器的使用限流电路IUOR1R2电阻为斜率的倒数甲UIOR1R2电阻为斜率乙UIO丙R1R2R1R2UURII电阻为图线上的点与坐标原点连线的斜率而不是切线的斜率UURII4串联电路和并联电路12121211221 2.nnnnnIIIUUUURRRRURURURURII1.定义：把几个导体依次首尾相连，接入电路，这样的连接方式叫串联．①电流：②电压：串联2.特点③电阻：④电压分配：，电路1.定义：把几个导体的一端连在一起，另一端也连在一起，然后在把这两端接入电路，这样的连接方式叫并联①电流：并联特点2121212211111nnnnnIIUUUURRRRIIRRIRIR②电压：③电阻：④电压分配：，1.满偏电流、满偏电压2.把电流表改装成电压表由串联分压可得：串联的分压电阻越大，电压表的量程越大电压表和电流表（3）电流表的改装由并联分流可得：并联的分流电阻越小，电流表的量程越大GIgRgUgggGUGI在电流表的两端加上满偏电压时，通过电流表的电流为满偏电流，此时指针指在最大刻度处.GIgRgUgRURUVIgRVU串联分压V.(1)(1)gggggggggggggggggGUIRRUUnUURUUUIRIRRRRRIIRUnRnRRRR因串联电阻具有分压作用，可将电流表（电压量程）串联一个电阻，则可改装成量程为的电压表电压扩大量程的倍数：由串联可得即电压扩大量程的倍数为时，需要串联的分压电阻电压表的总电阻：GIgRgIIRRAIRAU并联分流A()11ggggggggggggGIIRInIIRRIRIIRRIInRnRnRRRRR电流表的量程为，当改装成量程为的电流表时，应并联一个电阻，因并联电阻有分流作用.电流扩大量程的倍数：由并联可得即电流扩大量程的倍数为时，需要并联的分流电阻电流表的总电阻：5焦耳定律2222222WqUUItUtWIRtRRtQIRtUtUWQPtUItIRtPPUIIRRR热，适用于一切电路1.电功：实质是电场力对电荷做功，电能转化为其他形式的能，适用于纯电阻电路2.焦耳定律：电流通过电阻为的导体时，时间内导体上产生的热量，即电热电能全部转化为内能，电功和电热相等，电功率和热功率相等①纯电阻电路，3.电功和电热的关系电功和电功率22222WQUItIRtUItIRtEUIIRWPUItUPIRR其他电能除转化为内能外，还能转化为机械能和化学能②非纯电阻电路电功大于电热，即，电功率大于热功率，即，适用于一切电路4.电功率：单位时间内电流所做的功，适用于电热5.额定电压与实际电压、额定功率与实际功率①纯电阻用电器接入电路中，无特别说明，其阻值不变②用电器的实际功率超过额定功率时，可认为它将被烧毁③没有注明额定值的用电器接入电路时，认为其工作的物理量均小于取额定值④纯电阻电路中，几个电阻串联阻值大的功率大，并联时阻值小的功率小6电阻定律m...LRSabc材料——电阻率长度影响导体电阻的因素横截面积温度①内容：在一定温度下，导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比②公式：（为材料的电阻率，单位（））电阻定律电阻定律金属电阻率随温度升高而增大③电阻率：随温度的变化而变化半导体的电阻率随温度的升高或杂质浓度的增大而急剧减小某些合金的电阻率几乎不受温度影响①有些超导体cT物体在温度降低到绝对零度附近时，电阻会突然减小到无法测量的程度，这叫做超导现象②发生超导现象的物体叫超导体③材料由正常状态转变为超导状态的温度叫做转变温度RWW=QWW-QQ7闭合电路的欧姆定律一、闭合电路的欧姆定律2225.6.IEIRrUEIrEIRrUEIrEUUIRIrEIIRIrEIUIIr两边同乘以电流外内1.内容：闭合电路中的电源跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比2.表达式：3.常用的变化形式：公式只适用于外电路为纯电阻的闭合电路4.适用范围既适用于外电路为纯电阻的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路，电路中的能量转2222QIRtQIrtWEqEItQQIRtIrt外内外内外电路中电流做功产生的热：化内电路中电流做功产生的热：非静电力所做的功：0UIRIRUEIrIrRUERrURERIIUEIrURrRIUE