高三物理选修3-1恒定电流知识点复习

第1页高三物理选修3—1《恒定电流》考点复习资料第1讲电路的基本定律串、并联电路考点一基本概念与定律1．电流：电荷的形成电流。tqI，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。在电解液导电时，是正、负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I＝q/t计算电流强度时q为正、负电荷电量的代数和。电流的微观表达式：I=nqvS2．欧姆定律：导体中的电流I跟成正比，跟成反比。RUI（适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电）3.电阻定律：在温度不变时，导体的电阻跟它的成正比，跟它的成反比。表达式：R=ρSL考点二电功和电热的区别1、电功：在导体两端加上，导体内就建立了，导体中的自由电荷在的作用下发生定向移动而形成电流，此过程中电场力对自由电荷做功，我们说电流做了功，简称电功。表达式：。2、电功率：电流所做的功跟完成这些功的比值。表达式：。3、焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟、和成正比。表达式：纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡等。非纯电阻用电器：电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是不可避免的热能损失，例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等。☞特别提醒：在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即W=UIt=I2Rt=RU2t是通用的，没有区别，同理P=UI=I2R=RU2也无区别，在非纯电阻电路中，电路消耗的电能，即W=UIt分为两部分，一大部分转化为其它形式的能；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2Rt，这里W=UIt不再等于Q=I2Rt，应该是W=E其它+Q，电功就只能用W=UIt计算，电热就只能用Q=I2Rt计算。考点三串、并联电路1、串联电路：用导线将、、逐个依次连接起来的电路。☞特别提醒一、电流的方向性：电流是标量，但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向运动方向与电流方向相反。二、公式R＝IU是电阻的定义式，而R=ρSL是电阻的决定式R与U成正比或R与I成反比的说法是错误的，导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定，一旦导体给定，即使它两端的电压U＝0，它的电阻仍然照旧存在。第2页串联电路的特征如下：①I=I1=I2=I3=…②U=U1+U2+U3+…③R=R1+R2+R3+…④11RU=22RU=33RU=…=RU=I⑤11RP=22RP=33RP=…=RP=I22、把几个导体连接起来，就构成了并联电路。并联电路的特征如下：①I=I1+I2+I3+…②U=U1=U2=U3=…③R1=11R+21R+31R+…④I1R1=I2R2=I3R3=…I3R3=…=IR=U⑤P1R1=P2R2=P3R3=…=PR=U2[规律总结]并联电路一般用P=RU2，而串联电路一般用P=I2R来讨论功率问题考点四电路简化１．等电势法：将电势相同的点看成连接在一起，也可以将电势相同的点拆开.在分析复杂电路时，首先应找出各个结点，凡是用导线相连的两结点是等势点（如果有理想电流表时可以将电流表看作导线），可以看成连在一起，连在相邻两个结点间的电阻是并联，当把最基本的电路等效后，可以对高一级的电路进一步等效．２．回路法：按电流的流动方向，看各用电器之间是串还是并.实际电路简化处理中，常常将电压表看成是断路，而将电流表看成短路，除去电压表与电流表后，再重新画出其电路图，这样比较容易看清楚用电器之间的串并联关系．第2讲电流表和电压表电阻的测量考点一电压表和电流表（1）电流表原理和主要参数电流表G是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指什偏角θ与电流强度I成正比，即θ＝kI，故表的刻度是均匀的。电流表的主要参数有，表头内阻Rg：即电流表线圈的电阻；满偏电流Ig：即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；满偏电压U：即指针满偏时，加在表头两端的电压，故Ug＝IgRg☞特别提醒1、并联电路的总电阻小于任何一个支路的电阻；当并联电路中某支路电阻增大时，则并联部分总电阻也增大，反之亦然。2、若并联电路中各支路电阻之和为定值时，则当各支路电阻相等时，并联总电阻有最大值。3、串联电路中的串联分压和并联电路中的并联分流正是伏特表和安培表的改装原理。第3页（2）电流表改装成电压表方法：串联一个分压电阻R，如图所示，若量程扩大n倍，即n＝gUU，则根据分压原理，需串联的电阻值gggRRnRUUR)1(，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大。（3）电流计扩大量程方法：并联一个分流电阻R，如图所示，若量程扩大n倍，即n＝gII，则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值1nRRIIRggRg，故量程扩大的倍数越高，并联的电阻值越小。需要说明的是，改装后的电压表或电流表，虽然量程扩大了，但通过电流表的最大电流或加在电流表两端的最大电压仍为电流表的满偏电流Ig和满偏电压Ug，只是由于串联电路的分压及并联电路的分流使表的量程扩大了。考点二电阻的测量一、实验原理：原理是欧姆定律.因此只要用电压表测出电阻两端的电压，用安培表测出通过电流，用R=U/I即可得到阻值.二．伏安法测电阻的两种电路形式（如图所示）三、实验电路选择1、测量电路——电流表内外接法选取（1）☀电路的对比连接方式误差来源测量值与真实值关系适用范围外接法电压表分流电流表的读数大于流过待测的电流，故：R测R真测小电阻内接法电流表分压电压表读数大于待测电阻两端的电压，故：R测R真测大电阻（2）☆判断方法a、直接比较法：当待测电阻Rx较小且远小于电压表内阻Rv时，应选用外接法；当待测电阻Rx较大且远大于电流表内阻RA时，应选用内接法。☞特别提醒电压表和电流表的改装原理，实质是串并联电路中的串联分压和并联分流知识点的应用。改装后的电压表和电流表满偏时，实际流过电流计的电流并没有增大，仍为电流计原来的满偏电流。第4页b、临界值法：当待测电阻RxVARR时，视Rx为小电阻，应选用外接法；当RxVARR时，视Rx为大电阻，应选用内接法；当Rx＝VARR时，两种接法均可。2、控制电路——滑动变阻器分压式、限流式接法选取如图所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法.（1）☀电路的对比负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻）负载RL上电流调节范围（忽略电源内阻）相同条件下电路消耗的总功率限流接法0RRRLLE≤UL≤E0RREL≤IL≤LREEIL分压接法0≤UL≤E0≤IL≤LREE（IL+Iap）比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小（2）滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，灵活择取.①下列三种情况必须选用分压式接法Ⅰ、要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法.Ⅱ、当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压接法.因为按图（b）连接时，因RLR0＞Rap，所以RL与Rap的并联值R并≈Rap，而整个电路的总阻约为R0，那么RL两端电压UL=IR并=0RU·Rap，显然UL∝Rap，且Rap越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作.Ⅲ、若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法.②下列情况可选用限流式接法Ⅰ、测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法.第5页Ⅱ、电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.Ⅲ、没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.【规律总结】1、器材选用与电路选择应注意从两个方面去考虑：一是分析待测电路，二是分析控制电路。2、在“伏安法测电阻”的实验中，一般选用总阻值较小的滑动变阻器，可方便调节。①在滑动变阻器作限流作用时，为使负载RX既能得到较宽的电流调节范围，又能使电流变化均匀，选择变阻器时，应使其总电阻R0大于RX，一般在2—5倍为好。②在滑动变阻器作为分压作用时，一般取滑动变阻器的总电阻R0在0.1RX—0.5RX之间为好。【规律总结】电流表内阻的测量和一般电阻的测量一样，所不同的就是电流表可提供通过自身的电流值作为已知条件。考点三实验方案的设计根据实验目的，控制实验条件，能灵活地运用已学过的物理原理、实验方法和实验仪器去处理问题，设计实验方案。也是高考实验题的主要试题。一、器材选择的原则：1．准确性原则：选用电表量程应可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，若指针偏转不到满偏角度的１/3，读数误差较大。2．安全性原则：通过电源，电表，滑动变阻器，用电器的电流不能超过其允许的最大电流。3．便于操作原则：选择控制电路时，既要考虑供电电压的变化范围是否满足实验要求，又要注意便于操作。二、实物图连线技术无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好；对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处）。对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的情况，将伏安法部分接入该两点间。【规律总结】设计性实验题型可归纳为以下3类:(1).给出实验器材,设计实验方案,处理实验数据.(2).给出实验情景,设计处理实验实验数据,试题给出实验目的和电路图,推测实验原理,完成数据处理,或者完成实验步骤和数据处理,给出实验目的器材步骤,要求处理数据并误差分析.(3).自选实验器材,设计、选择实验电路考点四描绘小灯泡的伏安特性曲线实验电路原理电路如图所示，因为小电珠（即小灯泡）的电阻较小（10Ω左右）所以应该选用安培表外接法。小灯泡的电阻会随着电压的升高，灯丝温度的升高而增大，所以U-I曲线不是直线。为了反映这一变化过程，灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压。所以滑动变阻器必须选用分压接法。开始时滑动触头应该位于左端（使小灯泡两端的电压为零）。由实验数据作出的I-U曲线如右，说明灯丝的电阻随温度升高而增大，也就说明金属电阻率随温度升高而增大。（若用U-I曲线，则曲线的U/VI/AO☞特别提醒利用伏安法测电阻，无论采用电流表的内接还是外接都会产生误差，这是由于实验原理的不完善带来的，属于系统误差。测量大电阻时，用电流表的内接，测量的误差相对小一些；而测量小电阻时，用电流表的外接，测量的误差相对小一些。第6页弯曲方向相反。）若选用的是标有“3.8V0.3A”的小灯泡，电流表应选用0-0.6A量程；电压表开始时应选用0-3V量程，当电压调到接近3V时，再改用0-15V量程。考点五测定金属的电阻率被测电阻丝的电阻较小，所以选用电流表外接法；本实验不要求电压调节范围，可选用限流电路。因此选用上面左图的电路。开始时滑动变阻器的滑动触头应该在右端。本实验通过的电流不宜太大，通电时间不能太长，以免电阻丝发热后电阻率发生明显变化。[考点分析]考查螺旋测微器的读数与伏安法测电阻的实验知识例题.(04年海淀一模）在“测金属丝的电阻率”的实验中，需要用刻度尺测出金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx。（1）请写出测金属丝电阻率的表达式：ρ=（用上述测量量的字母表示）。（2）若实验中测量金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数如图6所示，则金属丝长度的测量值为l=cm，金属丝直径的测量值为d=mm。（3）用电流表和电压表测金属丝的电阻时，由于电压