稳恒电流知识详解.docx
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稳恒电流知识详解.docx
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稳恒电流知识详解
稳恒电流
(一)电流的形成和欧姆定律
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电流的形成:
自由电子或离子在电势差的驱动下定向移动。
电流的定义:
电流大小为单位时间内通过指定横截面的电量。
即
,在粗细均匀的导线中:
电流做功:
,与初中电路公式相同,都有
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电阻的计算:
,纯金属的电阻率小,合金的电阻率大;金属的电阻率随温度的升高而增大
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内阻与欧姆定律:
电源有内阻:
——外电阻和内阻是串联关系。
电动势:
电源提供的电势差——符号为E。
路端电压:
外部电路(外部正负两极间)的电势差——符号为U。
闭合电路欧姆定律:
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电源的输出功率与输出效率、电动机功率的计算
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电路图象
1)
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接在位置1时,电流表的示数为0.20A.那么当电键S接到位置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
2)
如图电路,变阻器R1最大值为4Ω,此时它的有效阻值为2Ω,定值电阻R2=6Ω,电源内阻r=1Ω,当开关S闭合时,电源的总功率为16W,输出功率为12W,这时灯正常发光,求:
(1)电灯的电阻;
(2)当开关S断开时,要使电灯仍正常发光,R1的滑片应移到什么位置?
并求此时电源的输出功率及电源的效率
3)
电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积)。
为了简化,假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c,流量计的两端与输送液体的管道相连接(图中虚线)。
图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料,现对流量计所在处加磁感强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面。
当导电液体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接,I表示测得的电流值。
已知流体的电阻率为ρ,不计电流表的内阻,则可求得流量为()
A.
B.
C.
D.
4)
一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36W与36V。
若把此灯泡接到输出电压为18V的电源两端,则灯泡消耗的电功率()
A.等于36W
B.小于36W,大于9W
C.等于9W
D.小于9W
5)
如图所示,把两相同的电灯分别拉成甲、乙两种电路,甲电路所加的电压为8V,乙电路所加的电压为14V。
调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光,此时变阻器消耗的电功率分别为P甲和P乙,下列关系中正确的是()
A.P甲>P乙B.P甲<P乙
C.P甲=P乙D.无法确定
6)如下左图所示的电路中,电阻R1=1Ω,R2=2Ω,R3=3Ω,在A、B间接电源,S1、S2都打开,此时电阻R1、R2、R3消耗的功率之比P1:
P2:
P3=;当S1、S2都闭合时,电阻R1、R2、R3消耗的功率之比P'1:
P'2:
P'3=。
7)如上图所示电路,电路两端电压恒定,设S闭合前R2消耗功率为P1,S闭合后R2消耗功率为P2,已知P2=2P1,则R1∶R2为。
8)汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10A,电动机启动时电流表读数为58A,若电源电动势为12.5V,内阻为0.05Ω,电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了()
A.35.8WB.43.2WC.48.2WD.76.8W
9)
某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标上,如右图中的a、b、c所示,根据图线可知()
A.反映Pr变化的图线是cB.电源电动势为8V
C.电源内阻为2ΩD.当电流为0.5A时,外电路的电阻为6Ω
10)
如图所示,已知电源电动势E=20V,内阻r=lΩ,当接入固定电阻R=4Ω时,电路中标有“3V,6W”的灯泡L和内阻RD=0.5Ω的小型直流电动机D都恰能正常工作。
试求:
(1)电路中的电流大小;
(2)电动机的额定电压;(3)电动机的输出功率.
11)如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d=40cm。
电源电动势E=24V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω。
闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4m/s竖直向上射入板间。
若小球带电量为q=1×10-2C,质量为m=2×10-2kg,不考虑空气阻力。
那么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板?
此时,电源的输出功率是多大?
(取g=10m/s2)
(二)内阻影响下的动态电路分析
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串联电路规律:
,
,
并联电路规律:
,
,
内阻影响下的电路:
内阻r相当于在外电路基础上串联一个小电阻。
【例1】如图所示电路中,三只灯泡原来都正常发光,当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时,下面判断正确的是()
A.L1和L2变暗,L3变亮
B.L1变暗,L2变亮,L3亮度不变
C.L1中电流变化值大于L3中电流变化值
D.L1上电压变化值小于L2上的电压变化值
【例2】电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路,当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,下列说法正确的是()
A.电压表和电流表读数都增大
B.电压表和电流表读数都减小
C.电压表读数增大,电流表读数减小
D.电压表读数减小,电流表读数增大
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练习
1)如右图所示,当滑动变阻器的滑片从a端向b端滑动的过程中,电流表A和A1、A2会怎样变化?
2)如图所示电路中,六个电阻的阻值均相同,由于对称性,电阻R2上无电流流过。
已知电阻R6所消耗的电功率为1W,则六个电阻所消耗的总功率为()
A.6WB.5WC.3WD.2W
3)
如图所示,电源的电动势和内阻分别为E、r,在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中,下列各物理量变化情况为()
A.电流表的读数一直减小
B.R0的功率先减小后增大
C.电源输出功率先增大后减小
D.电压表的读数先增大后减小
4)如图所示的电路中,灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。
现在突然灯泡A比原来变暗了些,灯泡B比原来变亮了些,则电路中出现的故障可能是()
A.R3断路B.R1短路
C.R2断路D.R1、R2同时短路
5)在许多精密的仪器中,如果需要较精确地调节某一电阻两端的电压,常常采用如图所示的电路。
通过两只滑动变阻器R1和R2对一阻值为500Ω左右的电阻R0两端电压进行粗调和微调。
已知两个滑动变阻器的最大阻值分别为200Ω和10Ω。
关于滑动变阻器R1、R2的连接关系和各自所起的作用,下列说法正确的是()
A.取R1=200Ω,R2=10Ω,调节R1起粗调作用
B.取R1=10Ω,R2=200Ω,调节R2起微调作用
C.取R1=200Ω,R2=10Ω,调节R2起粗调作用
D.取R1=10Ω,R2=200Ω,调节R1起微调作用
6)如图所示电路中,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,各表(内阻对电路的影响均不考虑)的示数如何变化?
7)
用伏安法测一节干电池的电动势和内电阻,伏安图象如图所示,根据图线回答:
(1)干电池的电动势和内电阻各多大?
(2)图线上a点对应的外电路电阻是多大?
电源此时内部热耗功率是多少?
(3)图线上a、b两点对应的外电路电阻之比是多大?
对应的输出功率之比是多大?
(4)在此实验中,电源最大输出功率是多大?
8)如图所示的电路中,电池的电动势为E,内阻为r,电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相同。
在电键S处于闭合状态下,若将电键S1由位置1切换到位置2,则()
A.电压表的示数变大
B.电池内部消耗的功率变大
C.电阻R2两端的电压变大
D.电池的效率变大
9)
在如图所示的电路中,R1、R2、R3和R4皆为定值电阻,R5为可变电阻,电源的电动势为ε内阻为r。
设电流表A的读数为I,电压表V的读数为U。
当R5的滑动触点向图中a端移动时()
A.I变大,U变小
B.I变大,U变大
C.I变小,U变大
D.I变小,U变小
10)图中A为理想电流表,V1和V2为理想电压表,R1定值电阻,R2为可变电阻,电池E内阻不计,则()
A.不变时,V2读数与A读数之比等于R1
B.不变时,V1读数与A读数之比等于R1
C.改变一定量时,V2与A读数的变化量之比的绝对值等于R1
D.改变一定量时,V1与A读数的变化量之比的绝对值等于R1
11)
一个T型电路如图所示,电路中的电阻R1=10Ω,R2=120Ω和R3=40Ω。
另有一测试电源电动势为100V,内阻忽略不计。
则()
A.当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40Ω
B.当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40Ω
C.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80V
D.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为80V
12)如图所示,电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。
只合上开关S1,三个灯泡都能正常工作。
如果再合上S2,则下列表述正确的是()
A.电源输出功率减小B.L1上消耗的功率增大
C.通过R1上的电流增大D.通过R3上的电流增大
13)在图所示电路中,电容器C的上极板带正电,为了使该极板带正电且电量增大,下列办法中可行的是()
A.增大R1,其它电阻不变B.增大R2,其它电阻不变
C.增大R3,其它电阻不变D.增大R4,其它电阻不变
14)
如图所示,电灯A标有“10V,10W”,电灯B标有“8V,20W”,滑动变阻器的总电阻为6Ω,当滑动触头由a端向b端滑动的过程中(不考电灯电阻的变化)()
A.安培表示数一直减小,伏特表示数一直增大
B.安培表示数一直增大,伏特表示数一直减小
C.安培表示数先增大后减小,伏特表示数先减小后增大
D.安培表示数先减小后增大,伏特表示数先增大后减小
15)
如图所示,电源的电动势和内阻分别为ε、r,在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中,电流表、电压表的示数变化情况为()
A.电流表先减小后增大,电压表先增大后减小
B.电流表先增大后减小,电压表先减小后增大
C.电流表一直减小,电压表一直增大
D.电流表一直增大,电压表一直减小
16)某实物投影机有10个相同的强光灯L1~L10(24V/200W)和10个相同的指示灯X1~X10(220V/2W),将其连接在220V交流电源上,电路如图,若工作一段时间后,L2灯丝烧断,则()
A.X1的功率减小,L1的功率增大。
B.X1的功率增大,L1的功率增大
C.X2功率增大,其它指示灯的功率减小
D.X2功率减小,其它指示灯的功率增大
17)如图是一实验电路图,在滑动触头由a端滑向b端的过程中,下列表述正确的是()
A.路端电压变小
B.电流表的示数变大
C.电源内阻消耗的功率变小
D.电路的总电阻变大
18)
如图所示,电源的电动势和内阻分别为E、r,在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中,下列各物理量变化情况为()
A.电流表的读数一直减小
B.R0的功率先减小后增大
C.电源输出功率先增大后减小
D.电压表的读数先增大后减小
19)
如图,是一火警报警电路的示意图。
其中R3为用某种材料制成的传感器,这种材料的电阻率随温度的升高而增大。
值班室的显示器为电路中的电流表,电源两极之间接一报警器。
当传感器R3所在处出现火情时,显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()
A.I变大,U变小
B.I变小,U变大
C.I变小,U变小
D.I变大,U变大
20)
在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为电源内阻,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器。
当R2的滑动触点在a端时合上开关S,此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。
现将R2的滑动触点向b端移动,则三个电表示数的变化情况是()
A.I1增大,I2不变,U增大B.I1减小,I2增大,U减小
C.I1增大,I2减小,U增大D.I1减小,I2不变,U减小
21)
如图所示电路中,已知电源的内阻r>R2,电阻R1的阻值小于滑动变阻器R0的最大阻值。
闭合电键S,当滑动变阻器的滑片P由变阻器的右端向左滑动的过程中,下列说法中正确的有()
A.V1的示数先变小后变大,V2的示数先变大后变小
B.R2上消耗的功率先变小后变大
C.电源的输出功率先变小后变大
D.A1的示数不断减小,A2的示数不断变大
22)某同学设计了一个如图所示的转向灯电路,其中L为指示灯,L1、L2分别为左、右转向灯,S为单刀双掷开关,E为电源,当S置于位置1时,以下判断正确的是()
A.L的功率小于额定功率
B.L1亮,其功率等于额定功率
C.L2亮,其功率等于额定功率
D.含L支路的总功率较另一支路的大
23)在如图所示的电路中,电源的电动势E恒定,内阻r=1Ω,定值电阻R3=5Ω,电表均为理想的。
当开关S断开与闭合时,ab段电路消耗的电功率相同。
则()
A.电阻R1、R2可能分别为3Ω、6Ω
B.电阻R1、R2可能分别为4Ω、5Ω
C.开关S断开时电压表的示数可能小于S闭合时的示数
D.S从断开到闭合,电压表示数变化量大小与电流表示数变化量大小之比一定等于6Ω
24)
上图电路中的电阻均为1Ω,电源电动势为3V,内阻为0.5Ω,电流表、电压表均为理想表,则此时电流表、电压表的读数分别是()
A.3A,3VB.1.5A,1.5V
C.3A,1.5VD.1.5A,3V
25)如图(a)所示电路中,电源电动势E=12V,内阻r=2Ω,R1=4Ω,R2=6Ω,R3=3Ω。
(1)若在C、D间连一个理想电压表,其读数是多少?
(2)若在C、D间连一个理想电流表,其读数是多少?
(3)图(a)中虚线框内的电路可等效为一个电源,即图(a)可等效为图(b),其等效电动势E′等于CD间未接入用电器时CD间的电压;若用导线直接将CD两点连接起来,通过该导线的电流等于等效电源的短路电流。
则等效电源的内电阻r′是多少?
(4)若在C、D间连一个“6V,3W”的小灯泡,则小灯泡的实际功率是多少?
(三)电路实验
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电学实验
1)测定金属电阻率:
游标卡尺和千分尺的使用
2)描绘小灯泡伏安特性曲线:
内接法和外接法的误差及来源,临界值的选择
3)测定电源的电动势和内阻:
实验原理及电路图,误差来源
4)练习使用多用表:
黑箱电学元件的等效电路图、电表改装
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滑动变阻器的接法——限流式与分压式
(a)限流式:
滑动变阻器的作用是限制Rx中的电流,Rx与变阻器串联接入电路;
(b)分压式:
滑动变阻器的作用是限制Rx中的电压,Rx与变阻器某一部分并联接入电路;
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
分压接法
特点比较
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
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电流表的接法——内接法与外接法
量程选择:
以电表偏转量超过中线(1/2)为好,偏转量尽量在1/2~2/3之间,误差较小。
接法选择:
电流表内接(N)或外接(M)
误差:
内接法RA被串入Rx阻值中,适合测大电阻;外接法RV被并入Rx阻值中,适合测小电阻。
选择:
比较
与
的大小,即
时外接,
时内接。
【例1】用伏安法测量某一电阻Rx阻值,现有实验器材如下:
待测电阻Rx(阻值约5Ω,额定功率为1W);电流表A1(量程0~0.6A,内阻0.2Ω);电流表A2(量程0~3A,内阻0.05Ω);电压表V1(量程0~3V,内阻3kΩ);电压表V2(量程0~15V,内阻15kΩ);滑动变阻器R0(0~50Ω),蓄电池(电动势为6V)、开关、导线。
为了较准确测量Rx阻值,电压表、电流表应选________,画出实验电路图。
【例2】用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下:
待测电阻Rx(约100Ω);直流电流表(量程0~10mA、内阻50Ω);直流电压表(量程0~3V、内阻5kΩ);直流电源(输出电压4V、内阻不计);滑动变阻器(0~15Ω、允许最大电流1A);开关1个,导线若干。
根据器材的规格和实验要求画出实验电路图。
【例3】连线:
图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需器材实物图,器材规格如下:
(1)待测电阻Rx(约100Ω)
(2)直流电源(输出电压4V,内阻可不计)
(3)直流毫安表(量程0~10mA,内阻50Ω)
(4)直流电压表(量程0~3V,内阻5KΩ)
(5)滑动变阻器(阻值范围0~15Ω,允许最大电流1A)
(6)电键一个,导线若干条
【例4】某电压表的内阻在20~50KΩ之间,现要测量其内阻,实验室提供下列可选用的器材:
待测电压表V(量程3V),电流表A1(量程200μA),电流表A2(量程5mA),电流表A3(量程0.6A),滑动变阻器R(最大阻值1kΩ),电源E(电源电压为4V),开关S。
(1)所提供的电流表中应选用。
(2)为了尽量减小误差,要求多测几组数据,画出符合要求的实验电路。
习题课:
恒定电流基本题型
(一)基本概念、欧姆定律和电功率的计算
1)
来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800kV的直线加速器加速,形成电流强度为1mA的细柱形质子流。
已知质子电荷e=1.60×10-19C。
这束质子流每秒打到靶上的质子数为_________。
假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距L和4L的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为n1和n2,则n1∶n2=_______。
2)
实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示()
3)如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=10cm,bc=5cm,当将A与B接入电压为U的电路中时,电流为1A;若将C与D接入电压为U的电路中,则电流为()
A.4AB.2AC.0.5AD.0.25A
4)直流电动机线圈的电阻为R,当电动机工作时通过线圈的电流是I,此时它两端的电压为U,则电动机的输出功率为()
A.UIB.IU+I2RC.IU一I2RD.U2/R
5)微型吸尘器的直流电动机内阻一定,当加上0.3V的电压时,通过的电流为0.3A,此时电动机不转,当加在电动机两端的电压为2.0V时,电流为0.8A,这时电动机正常工作,则吸尘器的效率为多少?
6)一盏电灯接在恒压的电源上,其功率为100W,若将这盏灯先接上一段很长的导线后,再接在同一电源上,在导线上损失的电功率是9W,那么这时电灯实际消耗的电功率将()
A.等于91WB.小于91WC.大于91WD.条件不足,无法确定
7)
图中电源电压U=5V,内阻不计,V1、V2、V3、三个电压表的内电阻相同,其中V1、V2的读数分别为3V、2V,试求电压表V3的读数.
8)
已知如图,E=6V,r=4Ω,R1=2Ω,R2的变化范围是0~10Ω。
求:
①电源的最大输出功率;②R1上消耗的最
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- 电流 知识 详解
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