高三物理恒定电流文档格式.docx

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有些材料ρ几乎不受温度影响。

　　．半导体与超导体特性：

光敏特性、热敏特性和掺杂特性。

可制作光敏电阻和热敏电阻及晶体管等.。

　　半导体的导电特性：

介于导体与绝缘体之间，如锗、硅、砷化镓等。

电阻率约为10－5Ω•～106Ω•

　　半导体的应用:

①热敏电阻:

能够将温度的变化转成电信号,测量这种电信号,就可以知道温度的变化.

　　②光敏电阻:

光敏电阻在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中起到自动开关的作用.

　　③晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电路.

　　④半导体可制成半导体激光器、半导体太阳能电池等.

　　超导体

　　①超导现象：

某些物质在温度降到绝对零度附近时,电阻率突然降到几乎为零的现象.这种现象叫超导现象，处于这种状态下的导体叫超导体。

　　②转变温度:

材料由正常状态转变为超导状态的温度叫做转变温度Tc我国1989年Tc=130③应用:

超导电磁铁、超导电机等

　　二、部分电路欧姆定律

　　内容：

导体中的电流I跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻R成反比。

　　公式：

.

　　图象表示：

导体的伏安特性曲线-------导体中的电流随随导体两端电压变化图线，叫导体的伏安特性曲线。

常画成I～U或U～I图象,

　　在I-U图像中，是过原点的一条直线，直线的斜率.

　　在U-I图像中，也是过原点的一条直线，直线的斜率.

　　对于线性元件伏安特性曲线是直线,对于非线性元件,伏安特性曲线是非线性的.

　　注意：

①我们处理问题时，一般认为电阻为定值，不可由R=U/I认为电阻R随电压大而大，随电流大而小．

　　②I、U、R必须是对应关系．即I是过电阻的电流，U是电阻两端的电压．

　　适用范围：

适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和和晶体二极管、晶体三极管导电不适用

　　三、电功、电功率

　　．电功：

电流做功的实质：

电场力移动电荷做功，；

电能其它形式的能。

．

　　电场力做的功＝qu=UIt=I2Rt=U2t/R单位：

j；

h

　　．电功率：

电流做功的快慢，即电流通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功率,P=UI；

单位：

　　用电器的额定功率是指用电器在额定电压下工作时消耗的功率；

而用电器的实际功率是指用电器在实际电压下工作时消耗的功率．

　　．焦耳定律：

电流通过一段只有电阻元件的电路时，在t时间内的热量Q=I2Rt．

　　纯电阻电路中＝UIt=U2t/R=I2Rt，P=UI=U2/R=I2R；

非纯电阻电路＝UIt，P=UI

　　．电功率与热功率之间的关系

　　①在纯电阻电路中，电功率等于热功率，，此时，，故．

　　②在非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率，，此时，，．

　　⑷电功率和热功率

　　纯电阻电路：

电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等．

　　非纯电阻电路：

电机、电风扇、电解槽等，其特点是电能只有一部分转化成内能．

　　规律方法用电器正常工作的条件：

　　①用电器两端的实际电压等于其额定电压.②用电器中的实际电流等于其额定电流③用电器的实际电功率等于其额定功率．

　　由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件．

　　用电器接入电路时：

　　①纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变．②用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁.

　　散串、并联及混联电路

　　串、并联电路的特点及其性质：

　　串联电路的特点：

2.并联电路的特点：

　　①电流①电流

　　②电压②电压

　　③电阻③电阻

　　④电压分配,④电流分配,

　　⑤功率分配,⑤功率分配

　　一、串联电路

　　①电路中各处电流相同．I=I1=I2=I3=……

　　②串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和.U=U1+U2+U3……

　　③串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和，即R=R1＋R2＋…＋Rn

　　④串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比，即

　　⑤串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即

　　注意:

⑴允许通过的最大电流=各串联电阻额定电流的最上值；

允许加的最大电压=允许通过的最大电流×

R总

　　⑵电路的总功率=各电阻消耗的功率之和.

　　二、并联电路

　　①并联电路中各支路两端的电压相同．U=U1=U2=U3……

　　②并联电路总电路的电流等于各支路的电流之和I=I1＋I2＋I3=……

　　③并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。

　　n个相同的电阻R并联R总=；

总电阻比任一支路电阻小

　　两个支路时R总=特别注意：

在并联电路中增加支路条数，总电阻变小

　　三个支路时R总=增加任一支路电阻，总电阻增大

　　④并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比，

　　即I1R1＝I2R2=…＝InRn=U．支路电阻越小，通过的电流越大。

　　⑤并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即P1R1=P2R2=…=PnRn=U2．

⑴几条支路并联，允许加的最大电压=和支路额定电压的最小值；

总

　　⑵电路的总功率=各电阻消耗的功率之和闭合电路的欧姆定律

　　一、电

　　．电源：

是将其它形式的能转化成电能的装置．

　　．电动势：

表示电源把其它形式的能电能本领的大小。

V。

　　⑴电动势在数值上等于电路中通过lc电量时电源所提供的电能．非静电力搬运电荷所做的功跟搬运电荷电量的比值，E=/q。

　　⑵在数值上=电源没有接入电路时两极板间的电压，

　　⑶电动势等于内外电路电压之和．E＝U外＋U内．

　　．电动势是标量．要注意电动势不是电压；

　　电动势与电势差的区别

　　电动势电势差

　　物理意义反映电源内部非静电力做功把其它形式的能量转化为电能的情况反映电路中电场力做功把电能转化为其它形式能的情况

　　定义式E=/q

　　为电源的非静电力把正电荷从电源内由负极移到正极所做的功U=/q

　　为电场力把正电荷从电源外部由正极移到负极所做的功

　　量度式E=IR+Ir=U外+U内U=IR

　　测量动用欧姆定律间接测量用伏特表测量

　　决定因素与电源的性质有关与电源、电路中的用电器有关

　　特殊情况当电源断开时路端电压值=电源的电动势

　　二、闭合电路的欧姆定律

　　内、外电路

　　①内电路：

电源两极以内，如电池内的溶液、发电机的线圈等．内电路的电阻叫做内电阻r．内电路分得的电压称为内电压，

　　②外电路：

电源两极间包括用电器和导线等,外电路的电阻叫做外电阻R,外电路分得的电压称为外电压

　　闭合电路的欧姆定律适用条件：

纯电阻电路

　　①内容：

闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比，即I=E/

　　研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、U，前两个是常量，后三个是变量。

　　②表达形式：

　　③讨论：

1外电路断开时,路端电压等于电源的电动势;

而这时用电压表测量时,其读数略小于电动势

　　外电路短路时电流最大为

　　路端电压跟负载的关系

　　①路端电压：

外电路的电势降落，也就是外电路两端的电压．U＝E－Ir,路端电压随着电路中电流的增大而减小；

　　路端电压随外电阻变化的情况：

R↓→I↑→U↓，反之亦然。

　　②电源的外特性曲线——路端电压Ｕ随电流Ｉ变化的图象：

　　图象的函数表达：

U＝E－Ir

　　当外电路断路时，纵轴上的截距表示电源的电动势Ｅ；

　　当外电路短路时，横坐标的截距表示电源的短路电流I短=E/r；

　　图线的斜率的绝对值为电源的内电阻r，纵轴的截距为电源的电动势E，横轴的截距为短路电流．

　　图线上每一点的坐标的乘积为电源的输出功率，在图中的那块矩形的“面积”表示电源的输出功率，

　　该直线上任意一点与原点连线的斜率表示该状态时外电阻的大小；

当Ｕ＝E/2时，Ｐ出最大。

η＝50％

坐标原点是否都从零开始：

若纵坐标上的取值不从零开始取，则该截距不表示短路电流。

　　闭合电路的输出功率

　　①电源的总功率：

P总=IE=IU外十IU内=IU＋I2r，

　　②电源的输出功率与电路中电流的关系:

Ｐ=ＵＩ；

当Ｉ↑时Ｕ↓，当Ｉ↓时Ｕ↑，表明ＵＩ有极值存大。

　　当时,电源的输出功率最大，

　　③电源的输出功率与外电路电阻的关系:

　　当R＝r时,电源有最大输出功率：

　　结论：

当外电路的电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大。

要使电路中某电阻R的功率最大；

条件R=电路中其余部分的总电阻

　　例：

电阻R的功率最大条件是：

R=R0+r

　　输出功率随外电阻Ｒ变化的图线；

由图象可知，

　　对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻Rl和R2，不难证明．

　　当Rr时，若R增大，则P出减小．

　　在电源外特性曲线上某点纵坐标和横坐标值的乘积为电源的输出功率，在图中的那块矩形的面积表示电源的输出功率，当Ｕ＝时，Ｐ最大。

　　应注意:

对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流大小

　　④电源内阻上的热功率：

Ｐ内＝Ｕ内Ｉ＝I2ｒ。

　　⑤电源的供电效率当电源的输出功率达最大时，η＝50％。

　　电源的外特性曲线和导体的伏安特性曲线

　　⑴联系：

它们都是电压和电流的关系图线；

　　⑵区别：

它们存在的前提不同，遵循的物理规律不同，反映的物理意义不同；

　　①电源的外特性曲线：

　　在电源的电动势用内阻ｒ一定的条件下，通过改变外电路的电阻Ｒ使路端电压Ｕ随电流Ｉ变化的图线，

　　遵循闭合电路欧姆定律。

U＝E－Ir，

　　图线与纵轴的截距表示电动势Ｅ，斜率的绝对值表示内阻ｒ。

　　②导体的伏安特性曲线：

　　在给定导体的条件下，通过改变加在导体两端的电压而得到的电流Ｉ随电压Ｕ变化的图线；

　　遵循欧姆定律。

Ｉ＝；

　　图线斜率的倒数值表示导体的电阻Ｒ。

　　右图中a为电源的U-I图象；

b为外电阻的U-I图象；

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输出功率；

a的斜率的绝对值表示内阻大小；

b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；

当两个斜率相等时。

　　导体的伏安特性曲线-------导体中的电流随随导体两端电压变化图线，叫导体的伏安特性曲线。

　　区分三种图线：

电源的外特性曲线——路端电压Ｕ随电流Ｉ变化的图象：

　　输出功率随外电阻Ｒ变化的图线

　　规律方法1、电路结构分析电路的基本结构是串联和并联，分析混联电路常用的方法是：

　　节点法：

把电势相等的点，看做同一点．

　　回路法：

按电流的路径找出几条回路，再根据串联关系画出等效电路图，从而明确其电路结构

　　其普遍规律是：

①凡用导线直接连接的各点的电势必相等。

　　②在外电路，沿着电流方向电势降低。

　　③凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。

　　④不加声明的情况下，不考虑电表对电路的影响。

　　电表的改装:

微安表改装成各种表，关健在于原理

　　灵敏电流表：

符号为G，用来测量微弱电流，电压的有无和方向．其主要参数有三个：

　　首先要知：

微安表的内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug。

　　满偏电流Ig即灵敏电流表指针偏转到最大刻度时的电流,也叫灵敏电流表的电流量程．

　　满偏电压Ug灵敏电流表通过满偏电流时加在表两端的电压．

　　以上三个参数的关系Ug=IgRg．其中Ig和Ug均很小，所以只能用来测量微弱的电流或电压．

　　采用半偏法先测出表的内阻；

最后要对改装表进行较对。

　　半值分流法测电流表的内阻，其原理是：

　　当S1闭合、S2打开时：

　　当S2再闭合时：

　　联立以上两式，消去E可得：

　　得：

可见：

当R1>

>

R2时，有：

　　电流表：

符号A，用来测量电路中的电流，并联电阻分流原理．如图所示为电流表的内部电路图，

　　设电流表量程为I,扩大量程的倍数n=I/Ig，由并联电路的特点得：

　　内阻,由这两式子可知，电流表量程越大，Rg越小，其内阻也越小.

　　电压表：

符号V，用来测量电路中两点之间的电压．串联电阻分压原理如图所示是电压表内部电路图．

　　设电压表的量程为U，扩大量程的倍数为n=U/Ug，由串联电路的特点，得：

　　电压表内阻,由这两个式子可知，电压表量程越大，分压电阻就越大，其内阻也越大．

　　改为欧姆表的原理两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏，得Ig＝E/

　　接入被测电阻Rx后通过电表的电流为Ix＝E/＝E/

　　由于Ix与Rx对应，因此可指示被测电阻大小

　　非理想电表对电路的影响不能忽略，解题时应把它们看作是能显示出本身电压或电流的电阻器.

　　①用电压表测得的电压实际上是被测电路与电压表并联后两端的电压，由于电压表内阻不可能无限大，

　　因此测得的电压总比被测电路两端的实际电压小，表的内阻越大，表的示数越接近于实际电压值.

　　②用电流表测得的电流，实质上是被测量的支路串联一个电阻后的电流.

　　因此，电流表内阻越小，表的示数越接近于真实值.

　　规律方法1、动态电路的分析与计算电路动态变化分析各灯、表的变化情况

　　动态电路变化的分析是根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况，

　　常见方法如下：

　　程序法:

基本思路是“部分→整体→部分”部分电路欧姆定律各部分量的变化情况

　　局部变化R总I总先讨论电路中不变部分最后讨论变化部分

　　局部变化再讨论其它

　　直观法:

即直接应用“部分电路中R、I、U的关系”中的两个结论。

　　①任一个R增必引起通过该电阻的电流减小,其两端电压UR增加.

　　②任一个R增必引起与之并联支路电流I并增加；

与之串联支路电压U串减小

　　总结规律如下：

　　①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的看电流；

　　④和变化电阻有并联关系的看电压。

　　极限法：

即因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。

　　特殊值法：

对于某些双臂环路问题，可以采取代入特殊值去判定，从而找出结论。

　　当R=r时，电源输出功率最大为Pax=E2/4r而效率只有50%，

　　电路故障分析与黑盒子问题闭合电路黑盒。

其解答步骤是：

　　①将电势差为零的两接线柱短接，如果黑盒内只有电阻，分析时，从阻值最小的两点间开始。

　　②在电势差最大的两接线柱间画电

　　③根据题给测试结果，分析计算各接线柱之间的电阻分配，并将电阻接在各接线柱之间。

　　④断路点的判定：

当由纯电阻组成的串联电路中仅有一处发生断路故障时，用电压表就可以方便地判定断路点：

　　凡两端电压为零的用电器或导线是无故障的；

两端电压等于电源电压的用电器或导线发生了断路。

　　电路中的能量关系的处理要搞清以下概念：

　　电源的功率。

电源消耗的功率、化学能转变为电能的功率、整个电路消耗的功率都是指εI或I2

　　电源的输出功率、外电路消耗的功率都是指：

IU或Iε一I2r或I2R外

　　电源内阻消耗的功率：

I2r

　　整个电路中P电源＝P外十P内

　　含电容器电路的分析与计算

　　电容器是一个储存电能的元件．在直流电路中，当电容器充放电时，电路里有充放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，在电容器处电路看作是断路，简化电路时可去掉它．简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上．

　　分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：

　　电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过．所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压．

　　当电容器和用电器并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联用电器两端的电压相等．

　　电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充电．如果电容器两端电压升高,电容器将充电,如果电压降低，电容器将通过与它并联的电路放电.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。

　　电学实验专题

　　测电动势和内阻

　　直接法：

外电路断开时，用电压表测得的电压U为电动势E;

U=E

　　通用方法：

AV法测要考虑表本身的电阻,有内外接法；

　　①单一组数据计算，误差较大

　　②应该测出多组值，最后算出平均值

　　③作图法处理数据，值列表，在u--I图中描点，最后由u--I图线求出较精确的E和r。

　　特殊方法

　　即计算法：

画出各种电路图测电源电动势ε和内阻r有甲、乙两种接法，如图

　　甲法中：

所测得ε和r都比真实值小，ε/r测=ε测/r真；

　　乙法中：

ε测=ε真，且r测=r+rA。

　　电源电动势ε也可用两阻值不同的电压表A、B测定，单独使用A表时，读数是UA，单独使用B表时，读数是UB，用A、B两表测量时，读数是U，则ε=UAUB/。

　　电阻的测量

　　①AV法测：

要考虑表本身的电阻,有内外接法；

多组值，列表由u--I图线求。

怎样用作图法处理数据

　　②欧姆表测：

测量原理

　　两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏，得Ig＝E/

　　使用方法:

机械调零、被测电阻与其它元件和电路断开，选择量程每次换档都应该重新调零。

欧姆调零、测量读数时注意挡位、拨off挡。

测量电阻时，要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。

　　③电桥法测：

　　④半偏法测表电阻：

断s2,调R1使表满偏;

闭s2,调R2使表半偏.则R表=R2；

　　电学实验专题-------电路的测量

　　电路设计的基本原则是：

安全性好，误差小，仪器少，耗电少，操作方便．

　　实验电路----可分为两部分：

测量电路和供电电路．

　　一、测量电路两种方法记忆决调“内”字里面有一个“大”字

　　类型电路图R测与R真比较条件计算比较:

知RvRA及Rx大致值时

　　内

　　R测==RX+RA>

RX

　　适于测大电阻Rx>

　　外　

　　R测=>

RA时用内接法，当Rxn倍的Rx

　　通电前调到最大

　　调压

　　0～E　0～

　　电压变化范围大

　　要求电压连续可调

　　并从0开始变化Rx比较大、R滑比较小

　　R滑全>

Rx/2

　　通电前调到最小

　　以“供电电路”来控制“测量电路”：

采用“以小控大、以大控小”的原则

　　R滑唯一：

比较R滑与Rx控制电路

　　Rx<

R滑<

10Rx限流方式

　　分压接法

　　R滑≈Rx两种均可，从节能角度选限流R滑不唯一：

实难要求确定控制电路R滑

　　实验要求：

①负载两端电压变化范围大。

　　②负载两端电压要求从0开始可连续变化。

　　③电表量程较小而电源电动势较大。

　　有以上3种要求都采用调压供电。

　　无特殊要求都采用限流供电

　　特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流值来反复推敲,以便能减小误差的连接方式为好．

　　电路设计具有培养和检查创造性思维能力、分析综合能力以及实验能力等多方面的能力的特点，它包括测量电阻值Rx、电阻率ρ,电功率p和电源电动势E、内阻r.

　　二、选实验试材选用和电路实物图连接,

　　仪器的选择一般应考虑三方面因素：

　　①安全因素，如通过电源和电阻的电流不能超过其允许的最大电流．

　　②误差因素,如选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差；

　　选量程的原则：

电压表、电流表尽可能使指针接近满刻度的中间量程,其指针应偏转到满刻度的1/3～2/3之间；

　　使用欧姆表测电阻时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位．

　　③便于操作，如选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节，

　　滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线，否则不便于操作．

　　方法：

先估算电路中最大值，初定仪器的规格和接法；

再算的变化范围，确定限流还是调压供电，和滑动变阻器规格。

　　选择仪器的一般步骤是：

　　根据实验要求设计合理的实验电路；

根据电路选择滑动变阻器；

选定电源，选择电压表和电流表以及所用的量程．

　　连接实物图的基本方法是：

　　按题设实验要求先画电路图,能把实物组装连接成实验电路。

连接各元件；

　　精心按排操作步骤,过程中需要测?

物理量,结果表达式中各符号的含义.

　　①画出实验电路图；

　　②分析各元件连接方式，明确电表量程；

　　③画线连接各元件，一般先从电源正极开始，到开关，再到滑动变阻器等，先画主电路,正极开始按顺序以单线连接方式将主电路元件依次串联,后把并联无件并上。

画线连接各元件,铅笔先画,查实无误后,用钢笔填。

连接完毕，应进行检查，检查电路也应对照电路图按照连线的方法和顺序进行．

　　注意事项：

表的量程选对,正负极不能接错；

导线应接在接线柱上,且不能分叉；

不能用铅笔画

　　用伏安法测小电珠的伏安特性曲线：

测量电路用外接法，供电电路用调压供电。

　　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；

即：

先接好主电路.

　　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。

　　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。

实物连线的总思路画出电路图→

　　分压电表的正负接线柱

　　连滑动变阻器→限流→连接总回路：

总开关一定接在干路中

　　设计方案.一般说