高中物理选修3-1恒定电流

物理3-1恒定电流复习一、电流1、性质：标量大小：I＝Q/t表示单位时间内通过导体横截面的电量2、方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向①导体中电流方向：从电势高处流向电势低处②电源：内部从电势低处流向电势高处外部从电势高处流向电势低处3.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,二、部分电路欧姆定律——实验定律1、内容：导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比。2、表达式：I=U/R变形式：R=U/I3、适用条件：金属导电或电解质导电.不适用气体导电.4、伏—安特性曲线三、电阻定律1、内容：导体的电阻跟导体的长度成正比，跟它的横截面积成反比。2、表达式：R=L/S3、电阻率ρ：与导体的材料和温度有关。一般金属的电阻随温度的升高而增大。某些材料电阻率降低到绝对零度附近时，减小到零，这种现象称为超导。四、电功电功率焦耳定律（实验定律）1、电流做功实质上是电场力推动自由电荷定向移动所做的功.2、电流做功的过程伴随着电能和其它形式的能的转化.3、表达式W＝UIt（定义式）(2)、电功率1、表示电流做功快慢的物理量2、表达式P＝UI（定义式）(1)、电功(3)、焦耳定律（实验定律）1、内容：2、公式Q＝I2Rt（定义式）(4)、两种电路1、纯电阻电路：W＝UIt＝I2RtP＝UI＝I2RQ＝I2Rt＝UIt＝W2、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧姆定律不再适用电功W＝UIt≠I2Rt电功率P＝UI≠I2R电热Q＝I2Rt≠UIt五、路端电压：Ｕ＝Ｅ－Ｉr讨论：rREI从上式可以看出：R↑→I↓，U外↑、U内↓，当R→∞时，I=0、U外=E、U内=0（也称为断路时）R↓→I↑，U外↓、U内↑，当R=0时，I=E/r（短路电流强度）U外=0、U内=E六、闭合电路的U-I图线右图中a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I图象；a的斜率的绝对值表示内阻大小；a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压;该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率；七.电源的功率和效率ORP出PmrrEPm42讨论：电源的输出功率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⑴功率：②电源的输出功率P出=UI③电源内部消耗的功率Pr=I2r①电源的总功率PE=EI⑵电源的效率：rRREUPPE（最后一个等号只适用于纯电阻电路）例1:如图所示直线A为电源的U--I图线,直线B为电阻的U--I图线,用该电源和该电阻组成闭合电路,则电源的输出功率和电源的效率分别是:（）A.4W,33%B.2W,33.3%C.2W,67%D.4W,67%解:由图线可知R=1Ω,E=3Vr=0.5虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率,P出=4WP总=EI=6W=P出/P总=4/6=67%⑴临界电阻法②选择方法：令R0=RARV当R＜R0即时用RVRRAR＞当R＞R0即时用RARRVR＞⑵试触法②选择方法：将电压表分别接a、b两点1、内接法与外接法的选择内接法外接法R测R真＞R测R真＜内接法外接法RabAVARVRAV①条件：未给出R的估计阻值①条件：已给出R的估计阻值2、限流与分压⑴电路特点分压电路图滑动头从a滑向bR0上电压变化范围(设r=0)εR0R0ε+Rεo接通电键时滑动头初始位置应处于a端a端限流R0εkRabR0εkRab⑵、选择方法①限流接法②分压接法：（通常情况）电流、电压能达到要求的调节范围；不超过测量仪表的量程，不超过各元件允许的最大电流。（三种特殊条件）a、要求某部分电路的电压或电流从零开始连续可调。b、采用限流接法时无论怎样调节滑动变阻器，电路中的电流（电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流。c、用电器电阻远大于滑动变阻器电阻，不利于测量获得多组数据。+_分压外接+_分压外接+_分压外接+_分压外接+_分压外接分压内接二、电流表G改为电压表V1、电流表改装电压表的原理：串联一个电阻，分担一部分电压【例】满偏电流Ig=500uA，内阻Rg=200Ω的电流表G,要把它改装成为量程为3V的电压表，应串联一个多大的分压电阻。3108.5gRIUR解：满偏电压Ug=Ig·Rg=0.1V需电阻分压UR=U量程-Ug=2.9V分压电阻或直接由下式来求ggRRUI量程2、分压电阻的计算ggggRIRIUIUR量程分压电阻注意：电压表量程越大，分压电阻越大，这就是通常电压表内阻很大的原因。ggVIURRR量程电压表内阻1、表头改装电流表的原理：并联一个电阻，分担一部分电流三、把表头G改为电流表A【例】满偏电流Ig=500uA,内阻Rg=200Ω的电流表G,若把它改装成为量程为3A的电流表，应并联一个多大的分流电阻？解：并联端电压Ug=Ig·Rg=0.1VR需分电流IR=I量程-Ig=2.9995A分流电阻033.0RgIUR或直接由下式来求gggIIRIR量程2、分流电阻的计算ggggRgRIIIRIIR量程分流电阻电流表内阻RRRRRggA注意：电流表量程越大，分流电阻越小，这就是通常电流表内阻很小的原因。改装电压表改装电流表电路R的作用R的计算电表的总电阻串联电路并联电路分压分流RRRgVRRRRRggA总结：小量程电流表的改装gggIIRIR量程gggIIRIR量程1、电路图：四、多量程电压表1、电路图：五、多量程电流表测金属丝电阻率实验步骤:1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出导线的横截面积S.2．按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。3．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度l,反复测量3次,求出其平均值。4．把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合电键S。改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，断开电键S，求出导线电阻R的平均值。5.将测得的R、l、d值,代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率。6．拆去实验线路，整理好实验器材。一.实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律．二.实验原理测出多组小灯泡的U、I,并绘出I-U图象.由图象的斜率反映电阻与温度的关系三.实验器材小灯泡(3.8V0.3A)，电流表，电压表，滑动变阻器，学生电源、开关和导线．坐标纸、铅笔VRx?AR0四.电路设计开关闭合前，滑片该放在哪里？实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线3．重复测量：用同样的方法测量并记录12组U值和I值.五.实验步骤1．连接电路：按实验电路图连好电路．(注意开关应断开，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零)．次数123456789101112电压U/V电流I/A2．测量数据：闭合开关S，调节滑动变阻器，记录一组电压U和电流I值．5.描绘曲线：在坐标纸上,以U为横坐标、I为纵坐标建立直角坐标系,并根据表中数据描点,先观察所描点的走向,再用平滑曲线连接各点得到I－U图线.4.整理器材:断开开关S,整理好器材．图象反映了小灯泡的电阻随温度有什么样的变化规律?实验原理:实验目的:测定电池的电动势和内电阻。如图1所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值。此外，还可以用作图法来处理数据。即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标,用测出的几组I、U值画出U-I图象(如图2)所得直线跟纵轴的交点即为电动势E值,图线斜率的绝对值即为内电阻r的值.实验器材:待测电池，电压表(0-3V),电流表（0-0.6A），滑动变阻器（10Ω），电键，导线。实验步骤:1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电路。2．把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组I、U的值。4．打开电键，整理好器材。5．处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。注意事项:1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。2．要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，3．在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。4．干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻，这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。1、电路图：六、欧姆表原理2、构造：表头电源可变电阻3、原理：1）两表笔短路调零相当于被测电阻Rx＝0,调节R使rRREIIgg表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(右侧)2）两表笔断路相当于被测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针不偏转表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(左侧)3）测量电阻Rx被测电阻为Rx，，指针指到某确定位置表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀xgRrRREI1、电路图：七、多用电表的原理2.如图2－8－5所示为一个多量程多用电表的电路示意图，下列说法中正确的是()A.开关S调到1、2两个位置时，测的是电流图2－8－5B.开关S调到5、6两个位置时，测的是电压C.开关S调到3、4两个位置时，测的是电阻D.测电流时，1位置的量程较小，测量电压时，6的位置量程较大表头测量电路转换开关红黑表笔2、构造：机械调零：在表盘和选择开关之间还有一个定位螺丝,用它可以进行机械调零，即旋转该调零螺丝，在不接入电路中时，可使指针指在左端电流“0”刻线。（即电阻“”处）返回欧姆调零：将选择开关置于欧姆表某一挡后，红、黑表笔短接，使指针指向右端电流满偏处。（即右端电阻“0”位置）。返回欧姆调零:Ig=E/(r+R0+rg)R=0I=E/(r+R0+rg+R)ErIg，rgR0返回使用欧姆档测电阻的步骤？机械调零欧姆档选择倍率欧姆调零偏角大偏角小读数阻值等于读数乘倍率中间附近换小倍率换大倍率使指针尽可能靠近刻度盘的中央位置时读数误差小.R=表头示数×倍率步骤：表头指针4、待测电阻要跟别的元件和电源断开5、不要用手碰触表笔的金属2、合理选择倍率，使指针尽可能靠近刻度盘的中央位置7、使用完毕应当拔出表笔，并把选择开关旋至OFF档或交流电压最高档注意点：1、多用电表在使用前，一定要观察指针是否指向电流的零刻度。若有偏差，应调整机械零点3、换用欧姆档的量程时，一定要重新调整欧姆零点6、要用欧姆档读数时，阻值等于表头示数乘以选择开关所指的倍率