恒定电流知识点绝对经典.docx
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恒定电流知识点绝对经典
恒定电流知识点绝对经典!
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（总12页）
恒定电流
一、知识网络
恒定电流知识点总结
一、部分电路欧姆定律电功和电功率
（一）部分电路欧姆定律
1．电流
（1）电流的形成：
电荷的定向移动就形成电流。
形成电流的条件是：
①要有能自由移动的电荷； ②导体两端存在电压。
（2）电流强度：
通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值，叫电流强度。
①电流强度的定义式为：
②电流强度的微观表达式为：
n为导体单位体积内的自由电荷数，q是自由电荷电量，v是自由电荷定向移动的速率，S是导体的横截面积。
（3）电流的方向：
物理学中规定正电荷的定向移动方向为电流的方向，与负电荷定向移动方向相反。
在外电路中电流由高电势端流向低电势端，在电源内部由电源的负极流向正极。
2．电阻定律
（1）电阻：
导体对电流的阻碍作用就叫电阻，数值上：
。
（2）电阻定律：
公式：
，式中的
为材料的电阻率，由导体的材料和温度决定。
纯金属的电阻率随温度的升高而增大，某些半导体材料的电阻率随温度的升高而减小，某些合金的电阻率几乎不随温度的变化而变化。
（3）半导体：
导电性能介于导体和绝缘体之间，如锗、硅、砷化镓等。
半导体的特性：
光敏特性、热敏特性和掺杂特性，可以分别用于制光敏电阻、热敏电阻及晶体管等。
（4）超导体：
有些物体在温度降低到绝对零度附近时。
电阻会突然减小到无法测量的程度，这种现象叫超导；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做转变温度Tc
。
3．部分电路欧姆定律
内容：
导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比。
公式：
适用范围：
金属、电解液导电，但不适用于气体导电。
欧姆定律只适用于纯电阻电路，而不适用于非纯电阻电路。
伏安特性：
描述导体的电压随电流怎样变化。
若
图线为过原点的直线，这样的元件叫线性元件；
若
图线为曲线叫非线性元件。
（二）电功和电功率
1．电功
（1）实质：
电流做功实际上就是电场力对电荷做功，电流做功的过程就是电荷的电势能转化为其他形式能的过程。
（2）计算公式：
适用于任何电路。
只适用于纯电阻电路。
2．电功率
（1）定义：
单位时间内电流所做的功叫电功率。
（2）计算公式：
适用于任何电路。
只适用于纯电阻电路。
3．焦耳定律
电流通过电阻时产生的热量与电流的平方成正比，与电阻大小成正比，与通电时间成正比，即
（三）电阻的串并联
1．电阻的串联
电流强度：
电压：
电阻：
电压分配：
，
功率分配：
，
2．电阻的并联
电流强度
电压
电阻
电流分配
，
功率分配
，
注意：
无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P是等于各个电阻耗电功率之和，即P=P1+P2+…+Pn
二、闭合电路欧姆定律
（一）电动势
电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，例如一节干电池的电动势E=，物理意义是指：
电路闭合后，电流通过电源，每通过lC的电荷，干电池就把的化学能转化为电能。
（二）闭合电路的欧姆定律
1．闭合电路欧姆定律
闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比：
。
常用表达式还有：
和
2．路端电压U随外电阻R变化的讨论
电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，不随外电路电阻的变化而改变，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的：
（1）外电路的电阻增大时，I减小，路端电压升高；
（2）外电路断开时，R=
。
路端电压U=E
；
（3）外电路短路时，R=0，U=0，
（短路电流）．短路电流由电源电动势和内阻共同决定．由于r一般很小。
短路电流往往很大，极易烧坏电源或线路而引起火灾。
路端电压随外电阻变化的图线如图所示。
3．电源的输出功率随外电阻变化的讨论
（1）电源的工作功率：
，这个功率就是整个电路的耗电功率，通常叫做电源的供电功率。
（2）内耗功率：
。
（3）输出功率：
，式中U为路端电压。
特别地，当外电路为纯电阻电路时，
由
得，
，故R=r（内、外电阻相等）时
最大，且最大值
为
，图线如图所示。
可见，当R＜r时，R增大，输出功率增大。
当R＞r时，R增大，输出功率减小。
三、电阻的测量
（一）伏安法测电阻
1．原理
，其中U为被测电阻两端电压，I为流经被测电阻的电流。
2．两种测量电路——内接法和外接法
（1）内接法
电路形式：
如图所示。
误差：
适用条件：
当R＞＞RA，即内接法适用于测量大电阻。
（2）外接法
电路形式：
如图所示。
测量误差：
，即R测＜Rx
适用条件：
R＜＜Rv即外接法适用于测小电阻。
3．怎样选择测量电路
（1）当被测电阻Rx的大约阻值以及伏特表和电流表内阻RVRA已知时；
若
，用内接法。
若
，用外接法
（2）当Rx的大约阻值未知时．采用试测法，将电流表、电压表及被测电阻Rx按下图方式连接成电路；接线时，将电压表左端固定在a处，而电压表的右端接线柱先后与b和c相接，与b相接时，两表示数为（U1，I1），当与c接触时，两表示数变为（U2，I2）；
若
即电压表示数变化大．宜采用安培表外接法。
若
即电流表示数变化较显著时，宜采用安培表内接法。
4．滑动变阻器的两种接法——限流式和分压式
（1）限流式：
如图所示，即将变阻器串联在电路中。
在触头P从变阻器左端移动到右端过程中，电阻Rx上的电压变化范围为：
（忽略电源内阻）
（2）分压式：
如图所示，当触头P从变阻器左端移动到右端过程中，电阻Rx上的电压变化范围是0～E（忽略电源内阻）。
若要求待测电阻的电压从0开始变化时，变阻器一定采用分压式。
（二）用欧姆表测电阻
1．欧姆表的构造
欧姆表构造如图所示，其内部包括电流表表头G、电池E和调零电阻R
2．原理
当红、黑两表笔短接时．如图（甲）所示，调节R，使电流表指针达到满偏电流（即调零），此时指针所指表盘上满刻度处．对应两表笔间电阻为0，这时有：
当红、黑表笔断开，如图（乙）所示，此时，指针不偏转，指在表盘最左端，红、黑表笔间的电阻相当于无穷
大，R=
。
当两表笔间接入待测电阻R，时，如图（丙）所示，电流表的电流为：
当Rx改变，Ix随之改变，即每一个Rx都有一个对应的Ix，将电流表表盘上Ix处标出对应Rx的Rx值，就制成欧姆表表盘，只要两表笔接触待测电阻两端，即可在表盘上直接读出它的阻值。
由于Ix不随Rx均匀变化，故欧姆表表盘刻度不均匀。
3．合理地选择挡位
由于欧姆表表盘中央部分的刻度较均匀，读数较准，故选用欧姆表挡位时，应使指针尽量靠近中央刻度。
4．欧姆表使用时须注意
（1）使用前先机械调零，使指针指在电流表的零刻度。
（2）要使被测电阻与其他元件和电源断开，不能用手接触表笔的金属杆。
（3）合理选择量程，使指针尽量指在刻度的中央位置附近。
（4）换用欧姆挡的另一量程时，一定要重新调零。
（5）读数时，应将表针示数乘以选择开关所指的倍数。
（6）测量完毕，拔出表笔，开关置于交流电压最高挡或OFF挡。
若长期不用，须取出电池。
说明：
对于电源，有三种意义的电功率：
（1）总电功率P总=P出+P内=EI。
（2）输出功率P出=UI
（3）电源内阻发热损耗的电功率P内=I2r
电源的效率则是
=
×100%=
×100%=
×100%
电源的输出功率最大时是否是效率最高呢？
下面我们来讨论这个问题
当电源电动势E和内电阻r一定时，电源的输出功率（外电路的总功率）P出=I2
R
随负裁电阻R的变化是非单调的变化。
将I=
代入上式可得P出=I2R=
R=
=
，
由上式可得，当R=r时，P出最大，且P出m=
=
。
P出随负载电阻及变化的曲线，如图所示，由图可见，对于同一输出功率（P出m除外），有两个可能的外电阻值。
当电源有最大输出功率时，电源的效率
=
×100%=50%
而当R
时（外电路断路），
1，
当R
0时（外电路短路），
0
所以并非电源有最大输出功率时，效率就高。
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