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稳恒电流
一、课内摘要
第二章·第一节电源和电流
一、电流
1、定义:
电荷的定向移动形成电流.
2、产生条件:
⑴有自由电荷;⑵有电势差.
3、电流强度定义式:
,其中q为在时间t内通过导体任一横截面的电荷量.
4、方向:
规定与正电荷定向移动的方向相同,电流是标量.
5、单位:
1A=103mA=106μA
注意:
①电流虽然有大小、方向,但电流是标量,其方向是人为规定的;②在电解液导电和气体导电中,q应为通过该截面的正负电荷量的绝对值之和.
微观表达式:
I=neSv,其中n为导体中单位体积内的自由电子数,V为自由电子定向移动的速率。
微观表达式有多种形式,这只是其中最常见的一种。
⑴线性元件:
伏安特性曲线是过原点的直线的电学元件.适用欧姆定律.
⑵非线性元件:
伏安特性曲线是曲线的电学元件.不适用欧姆定律.
课内练习
1.下列说法中正确的是( )
A.导体中电荷运动就形成了电流
B.在国际单位制中,电流的单位是A
C.电流有方向,它是一个矢量
D.任何物体,只要其两端电势差不为零,就有电流存在
2.下列关于电流的说法中,错误的是( )
A.我们把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流
B.恒定电流是由恒定电场产生的
C.导体中没有电流时,就说明导体内部的电荷没有移动
D.由I=
可知,电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多
3.某品牌手机在待机工作状态时,通过的电流是4微安,则该手机一天时间内通过的电荷量是多少?
通过的自由电子个数是多少?
4.如图所示,在NaCl溶液中,正、负电荷定向移动,方向如图所示,若测得2s内有1.0×1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M,试问:
溶液中的电流方向如何?
电流多大?
第二章·第二节电动势
一、电动势
1、物理意义:
反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量,是电路中电能的提供者.
2、大小:
电源电动势在数值上等于电源未接入电路时两极间的电压,在闭合电路中,电源电动势在数值上等于内、外电压之和.
从能量的角度说:
电源电动势数值上等于将单位正电荷从电源的负极经电源内部移到正极的过程中非静电力所做的功(其他形式的能转化为电能的多少)
注意:
⑴电源的电动势由电源本身决定。
⑵从能量的转化关系看,电动势和电压是截然不同的物理量.
课内练习
1.(2011·交大阳光中学高二检测)关于电动势的说法,错误的是( )
A.电动势就是电压,它是内外电压之和
B.电动势不是电压,但它数值上等于内外电压之和
C.电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量
D.电动势的大小与外电路的结构有关
2.(2010·西安高二检测)下列关于电源电动势的说法正确的是( )
A.电源是通过静电力把其他形式的能转化为电能的装置
B.在电源内部负电荷从低电势处向高电势处移动
C.电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领
D.把同一电源接在不同的电路中,电源的电动势也将变化
3.关于电压与电动势的说法中正确的是( )
A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法
B.电动势就是两板间的电压
C.电动势公式E=
中的W与电压U=
中的W是一样的,都是电场力做的功
D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量
4.一台发电机用0.5A的电流向外输电,在1min内有180J的机械能转化为电能,则发电机的电动势为( )
A.6V B.360V
C.120VD.12V
5.(2011·贵阳高二检测)某品牌的MP3使用的电源是一节7号干电池,当它正常工作时,其工作电流为0.3A.某同学在一次使用该MP3时,若他用了10s,则这段时间内电池将多少化学能转化为电能?
第二章·第三节欧姆定律
二、欧姆定律
1、内容:
导体中电流强度跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.
2、表达式:
3、适用范围:
⑴金属导体导电和电解液导电(对气体导电不适用);
⑵纯电阻电路(不含电动机或虽含电动机但不转的电路、电解槽的电路).
4、导体的伏安特性曲线:
用横轴表示电压U,纵轴表示电流I画出的I—U关系图线.
⑶图象:
Ra 注意: 在I—U(或U—I)图象中图线是曲线的各点所表示的电阻应由各点同原点的连线的斜率大小来判断,而不是由各点的斜率来判断。 课内练习 1.(2011·陕西宝鸡中学高二检测)标准电阻I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示( ) 2.一个阻值为R的电阻两端加上电压U后,通过电阻横截面的电荷量q随时间变化的图象如图所示,此图象的斜率可表示为( ) A.UB.R C. D. 3.某同学做三种导电元件的导电性能实验,他根据所测量数据分别绘制了三种元件的I-U图象,如图所示,则下述判断正确的是( ) A.只有乙图正确 B.甲、丙图的曲线肯定是偶然误差太大 C.甲、丙不遵从欧姆定律,肯定不可能正确 D.甲、乙、丙三个图都可能正确,并不一定有较大误差 4.小灯泡的伏安特性曲线如下图所示(只画出了AB段),由图可知,当灯泡两端电压由3V变为6V时,其灯丝电阻改变了________Ω. 5.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,所需的器材如下图所示,据图所示的电路图,以笔画线代替导线,将实物连接好. 第二章·第四节串联电路和并联电路 四、串、并联电路的性质和特点 1、串联电路特点 ⑴串联电路各处的电流相同: I1=I2=I3‥‥‥=In ⑵串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和: U=U1+U2+‥‥‥+Un ⑶串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和: R=R1+R2+…+Rn ⑷串联电路的电压分配关系是: 各电阻两端的电压跟它们的阻值成正比。 ⑸串联电路的功率分配关系是: 各个电阻消耗的功率跟它们的阻值成正比。 注意: ⑶⑷⑸三个关系只适用于纯电阻电路。 2、并联电路的特点 ⑴并联电路中各支路的电压相等: U1=U2=‥‥‥=Un ⑵并联电路的总电流等于各支路的电流之和: I=I1+I2+‥‥‥+In ⑶并联电路的等效总电阻R的倒数等于各支路电阻的倒数之和 ⑷并联电路的电流分配关系是: 通过各个支路电阻的电流跟它们的阻值成反比。 ⑸并联电路的功率分配关系是: 各个电阻消耗的功率跟它们的阻值成反比。 注意: ⑶⑷⑸三个关系只适用于纯电阻电路。 提醒注意: 几个有用的结论 ⑴不论是串联电路还是并联电路,其中任意一个电阻变大(或变小)时,总电阻变大(或变小). ⑵串联电路的总电阻大于电路中任一电阻,并联电路的总电阻小于电路中任一支路的电阻. ⑶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. 电流表、电压表都是由小量程的电流表G(表头)改装而成的. 3、电流表、电压表的改装 ⑴电流表G改装为电压表 ①原理: 串联较大电阻分压。 ②改装原理图: ③分压电阻: (n为量程扩大倍数) ④改装后电表内阻: RV=Rg+R=nRg>Rg ⑵电流表G改装为大量程电流表 ①原理: 并联较小电阻分流。 ②改装原理图: ③分流电阻: n为量程扩大 倍数 ④改装后电表内阻: 课内练习 1.一照明灯泡电路如下图所示,开关S闭合后,电灯不亮,但用测电笔测试a点和b点均见氖管发光.电灯不亮可能的原因是( ) A.电厂停电 B.灯丝断了 C.供电线路某处火线断路 D.供电线路某处零线断路 2.(2011·杭州高二检测)三个电阻的阻值之比为R1∶R2∶R3=1∶2∶5,并联后接入电路,则通过三个支路电流的比值为( ) A.1∶2∶5 B.5∶2∶1 C.10∶5∶2D.2∶5∶10 3.(2011·宁波高二检测)三个阻值都为R的电阻,任意取其中数个连接、组合,得到的电阻值可能是( ) A.0.5RB.3R C.1.5RD. R 4.(2010·临沂高二检测)磁电式电流表(表头)最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈,由于线圈的导线很细,允许通过的电流很弱,所以在使用时还要扩大量程.已知某一表头G,内阻Rg=30Ω,满偏电流Ig=5mA,要将它改装为量程0~3A的电流表,所做的操作是( ) A.串联一个570Ω的电阻B.并联一个570Ω的电阻 C.串联一个0.05Ω的电阻D.并联一个0.05Ω的电阻 6.(2010·湖州高二检测)两电阻R1、R2的电流I和电压U的关系如图所示,以下正确的是( ) A.R1>R2 B.R1和R2串联后的总电阻的I-U图线应在区域Ⅲ C.R1=R2 D.R1和R2并联后的总电阻的I-U图线应在区域Ⅱ 5.一灵敏电流计,允许通过的最大电流(满刻度电流)为Ig=50μA,表头电阻Rg=1kΩ,若改装成量程为Im=10mA的电流表,应________联的电阻阻值为________Ω.若将此电流计改装成量程为Um=15V的电压表,应再________联一个阻值为________Ω的电阻. 8.由4个电阻连接成的混联电路如下图所示.R1=8Ω,R2=4Ω,R3=6Ω,R4=3Ω. (1)求a、d之间的总电阻. (2)如果把42V的电压加在a、d两端,通过每个电阻的电流是多少? 第二章·第五节焦耳定律 ⑴意义: 单位时间内电流所做的功,表示电流做功的快慢. 一、电功、电功率和焦耳定律 1、电功 ⑴定义: 电路中电场力移动电荷所做的功. ⑵公式: W=qU=UIt(适用于任何电路) ⑶实质: 电能转化为其他形式的能 2、电功率 ⑵公式: (适用于任何电路) 3、焦耳定律 ⑴内容: 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。 ⑵表达式: (适用于任何电路) 4、电热与热功率 ⑴电热: 电流通过导体产生的热量,由焦耳定律来计算,即Q=I2Rt(适用于任何电路). ⑵热功率: 单位时间内热量的表达式(适用于任何电路). 按电功与电热的关系可将电路分为纯电阻电路和非纯电阻电路: (1)将电能全部转化为焦耳热的电路叫纯电阻电路.即: (2)电路中消耗电能一部分转化为焦耳热,另一部分转化为其他形式能的电路叫非纯电阻电路,即: W=Q+E其他,UIt≠I2Rt,得U≠RI. 判断是否为纯电阻电路最直接的方法是看用电器是否将电能全部(或主要)转化为内能. 课内练习 1.(2011·漳州三中高二期中)一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同,都为R,设通过它们的电流相同(电动机正常运转),则在相同时间内( ) A.电炉和电动机产生的热量不相同 B.电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率 C.电炉两端电压小于电动机两端电压 D.电炉和电动机两端电压相等 2.(2011·江苏东台市高二期末)一电动机,线圈电阻为R,在它两端加上电压U,电动机正常工作,测得通过它的电流为I,电动机的机械功率是( ) A.I2RB. C.UI-I2RD.UI 3.如图所示,灯L上标有200W,电动机上标有2000W,在A、B两端加上220V的电压时,灯和电动机均正常工作,求电灯正常工作时的电阻. 4.有一起重机用的是直流电动机,如图所示,其内阻r=0.8Ω,线路电阻R=10Ω,电源电压U=150V,伏特表的示数为110V,求: (1)通过电动机的电流; (2)输入到电动机的功率P入; (3)电动机的发热功率Pr,电动机输出的机械功率. 第二章·第六节导体的电阻 三、电阻定律 1、内容: 导体的电阻R跟导体的长度l成正比,跟导体的横截面积S成反比,还跟导体的材料有关. 2、表达式: (其中 为导体的电阻率) 3、电阻率ρ ⑴物理意义: 反映材料导电性能的物理量,是导体材料本身的属性,与导体的长度、横截面积无关,但与导体的材料有关,还与导体的温度有关. ⑵电阻率与温度的关系: 金属的电阻率一般会随温度升高而增大;绝缘体和半导体材料的电阻率随温度的升高而减小;当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小为零,成为超导体. 课内练习 1.(2010·包集高二检测)一根均匀导线,现将它均匀拉长,使导线的直径减小为原来的一半,此时它的阻值为64Ω,则导线原来的电阻值为( ) A.128ΩB.32Ω C.4ΩD.2Ω 2.(广东实验中学模拟)一根阻值为R的均匀电阻丝,长为l、横截面积为S,设温度不变,在下列情况下其电阻阻值仍为R的是( ) A.当l不变,S增大一倍时 B.当S不变,长度l增大一倍时 C.当长度l和面积S都减为原来一半时 D.当l和横截面半径都增大一倍时 3.如图所示,a、b、c、d是滑线变阻器的4个接线柱,现把此变阻器串联接入电路中,并要求滑片P向接线柱c移动时,电路中电流减小,则接入电路的接线柱可能是( ) A.a和bB.a和c C.b和cD.b和d 4.如图所示,分别把一个长方体铜柱的ab端、cd端、ef端接入电路时,计算接入电路中的电阻各是多大.(设电阻率为ρ铜) 第二章第七节闭合电路的欧姆定律 二、闭合电路的欧姆定律 1、闭合电路的组成 ⑴内电路: 电源内部的电路,内电阻两端的电压称为内电压. ⑵外电路: 电源外部的电路,其两端的电压称为外电压或路端电压. 2、闭合电路的欧姆定律 ⑴内容: 流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成正比,跟电路中内、外电阻之和成反比. ⑵公式: (只适用于纯电阻电路)。 也可以表示为E=IR+Ir=U外+U内,即电源电动势等于内、外电压之和. 注意: ⑴外电路断开时,电源两极间的电压等于电源电动势,外电路闭合时,电源两极间的电压往往小于电源电动势. ⑵对于公式的理解 R为纯电阻时,U=IR 3、路端电压与外电阻的关系 ⑴根据可知,当R增大时U增大,R减小时U减小. ⑵外电路断开时,R为无限大,I变为零,路端电压等于电源电动势. ⑶外电路短路时,R=0 U=0, (称为短路电流) 4、路端电压跟电流的关系 路端电压跟电流的关系是U=E-Ir, 用图象表示如图所示 此图象的物理意义是: ⑴图线与纵轴的交点对应的电压等于电源的电动势。 ⑵图线斜率的大小表示电源的内电阻,若图线的纵轴不从零开始时,直线的斜率。 ⑶图中Im代表短路电流。 ⑷图线上每一点对应的U、I比值为此时电路的外电阻。 课内练习 1.(2011·绍兴高二检测)电源电动势为E,内阻为r,向可变电阻R供电,关于路端电压说法正确的是( ) A.因为电源电动势不变,所以路端电压也不变 B.因为U=IR,所以当I增大时,路端电压也增大 C.因为U=E-Ir,所以当I增大时,路端电压下降 D.若外电路断开,则路端电压为零 2.(2011·江门高二检测)在已接电源的闭合电路中,关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是( ) A.如果外电压增大,则内电压增大,电源电动势也会随之增大 B.如果外电压减小,内电阻不变,内电压也就不变,电源电动势也随内电压减小 C.如果外电压不变,则内电压减小时,电源电动势也随内电压减小 D.如果外电压增大,则内电压减小,电源电动势始终为二者之和,保持恒定 3.如下图所示,用两节干电池点亮几个小灯泡,当逐一闭合开关,接入灯泡增多时,以下说法正确的是( ) A.灯少时各灯较亮,灯多时各灯较暗 B.各灯两端电压在灯多时较低 C.通过电池的电流在灯多时较大 D.电池输出功率灯多时较大 4.(2010·天津市五校联考)如图所示电路中,A、B两灯均正常发光,R为一滑动变阻器,P为滑动片,若将滑动片向下滑动,则( ) A.A灯变亮B.B灯变亮 C.总电流变小D.R1上消耗功率变大 5. 一学生设计了一个分压电路,并用来做电解实验,如图,假设在实验过程中,电解液的导电性保持不变,那么当滑动触头P从a向b滑动过程中,电解池中的化学反应速度( ) A.逐渐变慢B.不变 C.逐渐变快D.无法判断 6. (2011·潍坊质检)竖直放置的一对平行金属板的左极板上用绝缘线悬挂了一个带正电的小球,将平行金属板按图所示的电路图连接,绝缘线与左极板的夹角为θ,当滑动变阻器R的滑片在a位置时,电流表的读数为I1,夹角为θ1;当滑片在b位置时,电流表的读数为I2,夹角为θ2,则( ) A.θ1<θ2,I1 C.θ1=θ2,I1=I2D.θ1<θ2,I1=I2 7. 如图所示的电路,外电阻皆为R,电源内阻为 ,当S断开时,在电容器极板间放一个质量为m,带电荷量为q的电荷恰能静止,在S闭合时,电容器极板间放一个质量仍为m,带电荷量为q′的电荷,恰能静止,则q: q′=________. 8. 如图所示,已知电源电动势E=20V,内阻r=1Ω,当接入固定电阻R=4Ω时,电路中标有“3V 4.5W”的灯泡L和内阻r′=0.5Ω的小型直流电动机恰能正常工作,求 (1)电路中的电流强度? (2)电动机的额定工作电压? (3)电源的总功率? 第二章第八节多用电表的原理 课内练习 1.用多用电表的欧姆挡测某一电阻的阻值时,分别用×1、×10、×100三个电阻挡测了三次,指针所指的位置如下图所示. 其中①是用________挡,②是用________挡,③是用________挡,为提高测量的精确度,应该用________挡,被测电阻阻值约为________. 2.多用电表是实验室和生产实验中常用的仪器之一,它具有测量电压、电流及电阻等多种测量功能.如图所示是多用电表的内部电路图,在进行电阻测量时,应将开关S拨到________或________两个位置;若测量电压时只有10V到50V两个量程,在测量时选择50V量程,应将开关S拨到________位置;若测量电流时只有25mA和100mA两个量程,在测量时选择25mA量程,应将开关S拨到________位置. 第十一节简单的逻辑电路 课内练习 3.(2011·扬州高二检测)在如图所示的逻辑电路中,当A端输入电信号“1”、B端输入电信号“1”时,则在C端输出的电信号为________,D端输出的电信号为________.(填“1”或“0”). 4.楼梯过道中的电灯往往采用如图所示的电路控制.设高电压为“1”,低电压为“0”,试讨论灯泡L的亮暗情况,并列出真值表.
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- 关 键 词:
- 电流