高二物理《恒定电流》知识点及补充

1恒定电流一、基本知识要点1.电流电流的定义式______，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。对于金属导体有I=nqvS（n为单位体积内的自由电子个数，S为导线的横截面积，v为自由电子的定向移动速率，约10-5m/s，远小于电子热运动的平均速率105m/s，更小于电场的传播速率3×108m/s），这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。2.电阻定律导体的电阻R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比______。⑴ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率（反映该材料的性质，不是每根具体的导线的性质）。单位是Ωm。⑵纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。⑶材料的电阻率与温度有关系：①金属的电阻率随温度的升高而增大（可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧，对自由电子的定向移动的阻碍增大。）。铂较明显，可用于做温度计；锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。②半导体的电阻率随温度的升高而减小（可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电，温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大，导电能力提高）。③有些物质当温度接近0K时，电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC。3.欧姆定律______（适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电）。4.电功和电热电功就是电场力做的功，因此是W=UIt。由焦耳定律得电热______。其微观解释是：电流通过金属导体时，自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰，使离子的热运动加剧，而电子速率减小，可以认为自由电子只以某一速率定向移动，电能没有转化为电子的动能，只转化为内能。⑴对纯电阻而言，电功等于电热⑵对非纯电阻电路（如电动机和电解槽），由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能，所以电功必然大于电热：WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用______计算，两式不能通用。例.某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？（答案：P=31W由这道例题可知：电动机在启动时电流较大，容易被烧坏；正常运转时电流反而较小。）二、串、并、混联电路1.应用欧姆定律须注意对应性。选定研究对象电阻R后，I必须是通过这只电阻R的电流，U必须是这只电阻R两端的电2压。该公式只能直接用于纯电阻电路，不能直接用于含有电动机、电解槽等用电器的电路。2.公式选取的灵活性。无论串联、并联还是混联，总功率都等于各电阻功率之和：P=P1+P2对纯电阻，电功率的计算有多种方法。例.已知如图，R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。（P1∶P2∶P3=1∶2∶6）例.已知如图，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？（B）A.B.C.D.例.左图甲为分压器接法电路图，电源电动势为E，内阻不计，变阻器总电阻为r。闭合电键S后，负载电阻R两端的电压U随变阻器本身a、b两点间的阻值Rx变化的图线应最接近于右图中的哪条实线？（C）A.①B.②C.③D.④3.对复杂电路分析，一般情况下用等势点法比较方便简洁。4.电路中有关电容器的计算。⑴电容器跟与它并联的用电器的电压相等。⑵在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两板的极性，并标在图上。⑶在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。⑷如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。例.已知如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下那些方法：（）A.增大R1B.增大R2C.增大R3D.减小R1解：由于稳定后电容器相当于断路，因此R3上无电流，电容器相当于和R2并联。只有增大R2或减小R1才能增大电容器C两端的电压，从而增大其带电量。改变R3不能改变电容器的带电量。因此选BD。R1R2R3L1L2L1L2L1L2L1RRRL2RR1R3R2ECABBCCCrRabSRxU0rE①②④③3三、闭合电路欧姆定律1.主要物理量。研究闭合电路，主要物理量有E（电动势）、r（电源内阻）、R、I、U，前两个是常量，后三个是变量。闭合电路欧姆定律的表达形式有：1.E=U外+U内2.rREI（I、R间关系）3.U=E-Ir（U、I间关系）4.ErRRU（U、R间关系）从3.式看出：当外电路断开时（I=0），路端电压等于电动势。而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势（有微弱电流）。当外电路短路时（R=0，因而U=0）电流最大为I=E/r（一般不允许出现这种情况，会把电源烧坏）。2.电源的功率和效率。⑴功率：①电源的功率（电源的总功率）______②电源的输出功率______③电源内部消耗的功率______⑵电源的效率：rRREUPPE（最后一个等号只适用于纯电阻电路）电源的输出功率rErErRRrrRREP44422222，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示。而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为rEPm42。3.变化电路的讨论。闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。以右图电路为例：设R1增大，总电阻一定增大；由rREI，I一定减小；由U=E-Ir，U一定增大；因此U4、I4一定增大；由I3=I-I4，I3、U3一定减小；由U2=U-U3，U2、I2一定增大；由I1=I3-I2，I1一定减小。总结规律如下：oRP出PmrR1R2R3R4Er4V2V1L1L2L3P①总电路上R增大时总电流I减小，路端电压U增大；②变化电阻本身和总电路变化规律相同；③和变化电阻有串联关系（通过变化电阻的电流也通过该电阻）的看电流（即总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小）；④和变化电阻有并联关系的（通过变化电阻的电流不通过该电阻）看电压（即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大）。⑤电路任何电阻增大，电路总电阻增大例.如图，电源的内阻不可忽略．已知定值电阻R1=10Ω，R2=8Ω．当电键S接位置1时，电流表的示数为0.20A．那么当电键S接位置2时，电流表的示数可能是下列的哪些值？（）A.0.28AB.0.25AC.0.22AD.0.19A解：电键接2后，电路的总电阻减小，总电流一定增大，所以不可能是0.19A．电源的路端电压一定减小，原来路端电压为2V，所以电键接2后路端电压低于2V，因此电流一定小于0.25A．所以只能选C。例.如图所示，电源电动势为E，内电阻为r．当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2，下列说法中正确的是？（）A.小灯泡L1、L3变暗，L2变亮B.小灯泡L3变暗，L1、L2变亮C.ΔU1ΔU2D.ΔU1ΔU2解：滑动变阻器的触片P从右端滑到左端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小。与电阻蝉联串联的灯泡L1、L2电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡L3电压降低，变暗。U1减小，U2增大，而路端电压U=U1+U2减小，所以U1的变化量大于U2的变化量，选BD。四、伏安法测电阻伏安法测电阻有a、b两种接法，a叫（电流计）外接法，b叫（电流表）内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的，测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法；内接法的系统误差是由电流表的分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法。如果被测电阻阻值为Rx，伏特表和安培表的内阻分别为RV、RA，若AVRRRx，则采用外接法。若AVRRRx，则采用内接法。如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接a点，而将右端第一次接b点，第二次接c点，观察电流表和电压表示数的变化。若电流表示数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。（这里所说的变化大，是指相对变化，即ΔI/I和ΔU/U）。2AR1R21S5五、滑动变阻器的两种接法滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种，分别用下面a、b两图表示：a叫限流接法，b叫分压接法。采用分压接法时，被测电阻RX上的电压调节范围较大。当实验中要求被测电阻上的电压从零开始逐渐增大，或要求电压调节范围尽量大时，应该用分压接法。便于调节，采用分压接法时，应该选用总阻值较小的滑动变阻器；采用限流接法时，应该选用总阻值和被测电阻接近的滑动变阻器。综合能力提升测试一．选择题。（本题共10小题，每小题4分，共4分。每小题中提供的四个选项中至少有一项是满足题设要求的，请选出符合题设要求的答案。全部选正确的，得4分，选不全的得2分，有选错的不得分。）1、电流通过生命机体或多或少都能传导，其电流的传导主要是靠（）A、自由电子导电B、离子导电C、电解质的水溶液导电D、质子导电2、沿闭合电路移动的单位电荷绕行一周，其所需能量决定于()A、电流B、外电路的电阻C、内外电路的电阻D、电源电动势3、在家庭用电线路总电压不变的条件下，初入夜时电灯比深夜时要暗，是因为初入夜时（）A.线路中总电阻变大，电流变小B.总电流一定，支路增多，分去了电流C.干路电流过大，线路损失电压增大D.总电阻变小，每支路电流增大4、一盏电灯直接接在电压恒定的电源上，其功率为100瓦，若将这盏灯先接于一段很长的导线后再接在同一电源上，此时导线上损失的电功率是9瓦，那么此灯的实际功率将：（）A、等于91瓦；B、小于91瓦；C、大于91瓦；D、无法确定。5、如图所示，2个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路，两端电压为U，则（）A．通过两棒的电流相等B．两棒的自由电子定向移动的平均速率相同C．两棒内的电场强度不同，细棒内场强E1大于粗棒内场强E2U1U2I2I1U6D．细棒的电压U1大于粗棒的电压U26、如图，当滑动变阻器的滑片P向上端移动时，则电表示数的变化情况是（）A．V1减小，V2增大，A增大B．V1增大，V2减小，A增大C．V1增大，V2增大，A减小D．V1减小，V2减小，A减小7、如图所示的电路图是一个应用“非”门构成一个简易火警报警电路，当热敏电阻的温度升高时，其阻值将变小，则图中X框，Y框中应是（）A．X为热敏电阻，Y为可变电阻B．X为热敏电阻，Y为开关C．X为可变电阻，Y为热敏电阻D．X、Y为热敏电阻8、某同学用电流表外接法测电阻时，误将两电表互换位置，则造成的结果为（）A.电阻烧坏B.电流表烧坏C.电压表示数几乎为零D.电流表示数几乎为零9、三只阻值相等的电阻连接成图5所示的电路，由于某种原因，其中有一只电阻的阻值发生了变化，导致RAB＞RBC则可能的原因是（）A．R1变小B．R2变小C．R3变大D．R3变小10、如图所示电路，可能进行的实验有（）A.测定定值电阻的阻值B.测电池的电动势和内阻C.测定电阻在某一电压下的电功率D.测定电阻材料的电阻率题号12345678910答案二、填空题。（本大题共6小题，共30分。在每题的空格中填上正确的答案，不要求写出演算过程。）11、（4分）如图用伏安法测电阻时，如果不知道待测电阻的大概值时，为了选择正确的电路以减少误差，可将电压表一个接头分别在a、b两点接触一下，如果安培表读数没有显著变化，则P应接在处，如果伏特表读数没有显著变化，则P应接在处。12、（3分）某人用多用电表按正确步骤测量一电阻的阻值，当选择欧姆挡“×1”挡测量时，指针指示位置如下图所示，则其电阻值是__________。如果要用这只多