二上恒定电流复习.docx

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二上恒定电流复习

恒定电流复习

（一）电阻定律部分电路欧姆定律

一、电流

形成：

在外加电场的作用下,导线中的自由电荷的______________形成电流

方向：

正电荷定向移动的方向公式：

定义式I=q/t决定式I=U/R微观式I=nqvs

二、电阻电阻率1.电阻

（1）定义式:

___________

（2）决定式:

______________2.电阻率

（1）物理意义:

反映导体_____________的物理量,是导体材料本身的属性.

（2）电阻率与温度的关系①金属的电阻率随温度升高而_________.②半导体的电阻率随温度而_________.③超导体:

当温度降低到_____________附近时,某些材料的电阻率突然____________成为超导体.三、欧姆定律部分电路欧姆定律

（1）内容:

导体中的电流跟导体两端的电压U成________,跟导体的电阻R成_________.

（2）公式:

________________.（3）适用条件:

适用于__________和电解液导电,适用于纯电阻电路.（4）导体的伏安特性曲线:

用横轴表示电压U,纵轴表示__________,画出的I—U关系图线.①线性元件:

伏安特性曲线是___________的电学元件,适用于欧姆定律.②非线性元件:

伏安特性__________为曲线的电学元件,________（适用、不适用）于欧姆定律.

热点一电流的微观意义电荷的定向移动形成电流,人们规定正电荷定向移动的方向为电流方向.通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值叫做电流,定义式为I=q/t,单位是A.决定因素:

设金属导体的横截面积为S,单位体积内的自由电子数为n,自由电子定向移动的速率为v,那么时间t内通过某一导体横截面的自由电子数为nSvt.如果电子的电荷量为e,那么时间t内通过横截面的电荷量q=neSvt.根据I=q/t,就可以得到电流和自由电子定向移动速率的关系式I=neSv.热点二对电阻、电阻率的理解1.电阻与电阻率的区别

（1）电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量,电阻大的导体对电流的阻碍作用大.电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量,电阻率小的材料导电性能好.

（2）导体的电阻大,导体材料的导电性能不一定差;导体的电阻率小,电阻不一定小,即电阻率小的导体对电流的阻碍作用不一定小.（3）导体的电阻、电阻率均与温度有关.2.电阻的决定式和定义式的区别与相同点

区别

电阻定律的表达式电阻的定义式

说明了电阻的决定因素并不说明电阻与U和I有关提供了测定电阻的方法,只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体相同点都不能反映电阻的实质（要用微观理论解释）

热点三欧姆定律的理解及应用1.适用范围:

适用于金属、电解液等纯电阻导电,对于气体导电、含有电动机、电风扇等非纯电阻导电则不适用.

2.注意欧姆定律的“二同”

（1）同体性:

指、U、R三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体.

（2）同时性:

指U和必须是导体上同一时刻的电压和电流.3.欧姆定律不同表达式的物理意义

（1）I=U/R是欧姆定律的数学表达式,表示通过导体的电流与电压U成正比,与电阻R成反比,常用于计算一部分电路加上一定电压时产生的电流.此公式是电流的决定式,反映了电流与电压U和电阻R的因果关系.

（2）公式R=U/I是电阻的定义式,它表明了一种量度电阻的方法,不能错误地认为“电阻跟电压成正比,跟电流成反比”,对于给定的导体,其电阻是一定的,和导体两端是否有电压,导体中是否有电流无关.也就是说R=U/I仅是电阻的测量式,而

才是电阻的决定式.热点四对伏安特性曲线的理解1.

（1）图线a、b表示线性元件.图线c、d表示非线性元件.

（2）图象的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小,故Ra＜Rb（如图甲所示）.（3）图线c的斜率增大,电阻减小,图线d的斜率减小,电阻增大（如图乙所示）.（注意:

曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数）2.

（1）由于导体的导电性能不同,所以不同的导体有不同的伏安特性曲线.

（2）伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值,对应这一状态下的电阻.特别提示1.要区分是I—U图线还是U—I图线.2.对线性元件:

;对非线性元件

应注意,线性元件不同状态时比值不变,非线性元件不同状态时比值不同.【例1】如图是静电除尘器示意图,A接高压电源的正极,B接高压电源的负极,AB之间有很强的电场,空气被电离为电子和正离子,电子奔向正极A的过程中,遇到烟气中的煤粉,使煤粉带负电,吸附到正极A上,排出的烟就成为清洁的了.已知每千克煤粉会吸附nmol电子,每昼夜能除尘mkg,计算高压电源的电流强度.（已知电子的电荷量为e,阿伏加德罗常数为NA,一昼夜时间为t）

【例2】如图3所示,某一导体的形状为长方体,其长、宽、高之比为a∶b∶c=5∶3∶2.在此长方体的上下左右四个面上分别通过导线引出四个接线柱1、2、3、4.在1、2两端加上恒定的电压U,通过导体的电流为I1;在3、4两端加上恒定的电压U,通过导体的电流为I2.求I1∶I2.

【例3】如图所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线.由图可知,两者不成线性关系,这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故.参考这条曲线回答下列问题（不计电流表和电池的内阻）.

（1）若把三个这样的电灯串联后,接到电动势为12V的电源上,求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻.

（2）如图所示,将两个这样的电灯并联后再与10Ω的定值电阻串联,接在电动势为8V的电源上,求通过电流表的电流值和每个灯泡的电阻.

【例4】在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0V,内阻不计,L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关闭合后,下列关于电路中的灯泡的判断中,正确的是（）A.灯泡L1的电阻为12ΩB.通过灯泡L1的电流为灯泡L2的电流的2倍C.灯泡L1消耗的电功率为0.75WD.灯泡L2消耗的电功率为0.30W

【例5】大气中存在可自由运动的带电粒子,其密度随距地面高度的增加而增大,可以把离地面50km以下的大气看做是具有一定程度漏电的均匀绝缘体（即电阻率较大的物质）;离地面50km以上的大气则可看做是带电粒子密度非常高的良导体,地球本身带负电,其周围空间存在电场.离地面l=50km处与地面之间的电势差约为U=3.0×105V.由于电场的作用,地球处于放电状态.但大气中频繁发生雷暴又对地球充电,从而保证了地球周围电场恒定不变,统计表明,雷暴每秒带给地球的平均电荷量约为q=1800C.试估算大气电阻率ρ和地球漏电功率P.（已知地球半径r=6400km,结果保留一位有效数字）

（二）串并联电路焦耳定律一、串并联电路1.串联电路特点

（1）等效电阻:

R=__________________

（2）各处的电流强度相等:

___________________（3）分压原理:

__________________（4）电路两端电压:

U=____________________（5）功率分配:

__________________

2.并联电路特点

（1）等效电阻:

__________________

（2）各支路电压相等:

____________________

（3）分流原理:

__________________（4）电路中的总电流:

I=_____________________（5）功率分配:

______________________

二、焦耳定律1.电功

（1）定义:

导体中的恒定电场对自由电荷的____________做的功.

（2）公式:

W=qU=___________（适用于任何电路）.（3）实质:

_________转化为其他形式能的过程.2.电功率

（1）定义:

电流在一段电路上做功的功率P等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积,表示电流做功的_________.

（2）公式:

P=W/t=__________（适用于任何电路）.3.电热:

电流流过导体产生的热量.由________定律来计算,公式________________.4.热功率:

单位时间内的发热量,表达式为:

______________________.点拨:

首先要区分电路是否为纯电阻电路,选取恰当的功率表达式来计算;其次要认真判断题目要求的是电功还是电热.热点一串并联电路1.几个常用的推论

（1）串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻.

（2）并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻,且小于其中最小的电阻.（3）n个相同的电阻并联,总电阻等于其中一个电阻的______,即:

R总=____R.（4）两个电阻并联时的总电阻R=__________,当其中任一个增大或减小时总电阻也随之增大或减小.（5）多个电阻并联时,其中任一个电阻增大或减小,总电阻也随之增大或减小.2.等效电路

（1）电路的等效原则①无电流的支路除去;②电势相等的各点合并;③理想电流表可认为短路,理想电压表可认为断路;④电压稳定时,电容器可认为断路;⑤在电路中,若只有一处接地线,只影响电路中各点的电势值,不影响电路结构;若电路中有两点或两点以上的接地线,除了影响电路中各点的电势外,还改变电路结构,接地点之间认为是接在同一点.

2）电路等效的常用方法①电流分支法:

先将各节点标上字母,判定各支路元件的电流方向,按电流流向,自左向右将各元件、节点、分支逐一画出,加工整理即可.②等势点排列法:

标出节点字母,判断出各节点电势的高低,将各节点按电势高低自左向右排列,再将各节点间的支路画出,然后加工整理即可.

热点二电表的改装1.把电流表G改装成电压表

（1）电流表改装成电压表的原理:

将电流表的示数根据欧姆定律Ug=IgRg换算成电压值,可直接用于测电压,只是量程Ug很小.如果给小量程电流表串联一个分压电阻,就可以用来量度较大的电压.因此电压表实际上就是一个串联了分压电阻的电流表,如图所示.

（2）分压电阻的计算:

由U=IgRg+IgR解得_________________,因为电压扩大量程的倍数n=________,所以R=（n-1）Rg.需要说明的是,通过表头的满偏电流并没有改变,加在表头两端的最大电压也没有改变,仍是Ug=IgRg,但改装成的电压表的最大电压增大了,所以表的刻度盘要改换,原来是0~IgRg,现在要换成0~IgRg+IgR,即每个刻度处的电流数要换成对应的总电压数IRg+IR.2.把电流表G改装成大量程电流表

（1）电流表改装的原理:

给小量程电流表并联一个分流电阻,就可以用来量度较大的电流,即扩大了电流表的量程,如图所示.

（2）分流电阻的计算由并联电路的特点Ug=IgRg=（I-Ig）R,解得__________________,因为电流扩大量程的倍数n=_______,所以R=____________.与改装电压表一样,刻度盘也要由原来指示的通过电流表G的电流换成指示电流表A的电流.电压表改装后,正确使用它测电压时,发现测量值总是偏小,出现这种情况的原因是什么?

提示：

串入的分压电阻偏大造成的,应给分压电阻并联一个大电阻加以修正.热点三电功与电热的关系电功是电场力对自由电荷所做的功,其大小等于电能转化为其他形式能量的多少,是电能转化为其他形式能的总和.电热是转化为内能的电能,一般是电功的一部分.1.在由白炽灯、电炉等组成的纯电阻电路中,电功等于电热.计算时可选用下列公式中的任一形式W=Q=Pt=UIt=I2Rt=_______.2.在非纯电阻电路（含有电动机、电解槽等）中消耗的电能除转化成内能外,还转化成机械能（如电动机）或化学能（如电解槽）,即电动机W=E机+Q或UIt=E机+I2Rt,电解槽W=E化+Q或UIt=E化+I2Rt,此时W＞Q.在非纯电阻电路中,U2t/R既不能表示电功,也不能表示电热,它是无意义的.

3.功率

（1）纯电阻电路:

P=I2R和P=U2/R既为电功率,也为热功率.

（2）非纯电阻电路:

P=UI为电功率,P=I2R为热功率,U2t/R无意义.有电动机的电路一定是非纯电阻电路吗?

在非纯电阻电路中欧姆定律是否成立?

提示:

不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路,当电动机不转动时,仍为纯电阻电路,欧姆定律仍适用,电能全部转化为内能.只有在电动机转动时才为非纯电阻电路,U>IR,欧姆定律不能适用,此时大部分电能转化为机械能.

【例1】如图所示电路中E为电源,其电动势E=9.0V,内阻可忽略不计;AB为滑动变阻器,其电阻R=30Ω;L为一小灯泡,其额定电压U=6.0V,额定功率P=1.8W;S为开关.开始时滑动变阻器的触头位于B端,现在接通开关S,然后将触头缓慢地向A端滑动,当到达某一位置C处时,小灯泡刚好正常发光.则CB之间的电阻应为（）A.10ΩB.20ΩC.15ΩD.5Ω

【例2】有一个小型直流电动机,把它接入电压为U1=0.2V的电路中时,电机不转,测得流过电动机的电流是I1=0.4A;若把电动机接入U2=2.0V的电路中,电动机正常工作,工作电流是I2=1.0A.求电动机正常工作时的输出功率多大?

如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住,此时电动机的发热功率是多大?

【例3】环保汽车为2008年奥运会场馆服务.某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车,总质量m=3×103kg.当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时,驱动电机的输入电流I=50A,电压U=300V.在此行驶状态下,求:

（1）驱动电机的输入功率P电.

（2）若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机,求汽车所受阻力与车重的比值（g取10m/s2）.（3）设想改用太阳能电池给该车供电,其他条件不变,求所需太阳能电池板的最小面积.已知太阳辐射的总功率P0=4×1026W,太阳到地球的距离r=1.5×1011m,太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗,该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%.

【例4】用一个标有“12V,24W”的灯泡做实验,测得灯丝电阻随灯泡两端电压变化关系图象如图所示.

（1）在正常发光条件下,灯泡的电功率为多大?

（2）设灯丝电阻与绝对温度成正比,室温为300K,求正常发光条件下灯丝的温度.（3）将一定值电阻与灯泡串联后接到20V电压上,要使灯泡能正常发光,串联的电阻为多大?

（4）当合上开关后,需要0.5s灯泡才能达到正常亮度,为什么这时电流比开始时小?

计算电流的最大值.

（三）闭合电路的欧姆定律一、电动势1.电源是通过非静电力做功把_____________的能转化成__________的装置.2.电动势:

非静电力搬运电荷所做的功跟搬运电荷电量的比值,E=________,单位:

V.3.电动势的物理含义:

电动势表示电源______________________________本领的大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压.4.电动势是______量,需注意电动势不是电压.

二、闭合电路欧姆定律1.定律内容:

闭合电路的电流跟电源电动势成________,跟内、外电路的电阻之和成________.2.定律表达式为:

I=_____________3.适用条件:

________________4.闭合电路欧姆定律的两种常用关系式:

（1）E=_______________

（2）E=_______________特别提示:

I=E/（R+r）只适用于纯电阻闭合电路,变式E=U外+U内,E=U外+Ir和U外=E-Ir适用于任何闭合电路.

三、路端电压U与外电阻R的关系根据U=IR=

知,当外电路电阻R增大时,电路的总电流I_______,电源内电压U内__________,路端电压U外____________.表示为U—R图象如图所示.

四、U—I关系图由U=E-Ir可知,路端电压随着电路中电流的增大而_________;U—I关系图线如图所示.

（1）当电路断路即I=0时,纵坐标的截距为______________.

（2）当外电路电压为U=0时,横坐标的截距为______________.（3）图线的斜率的绝对值为电源的___________.

热点一两个U—I图象的比较1.路端电压与电流的关系:

U=E-Ir,可用图3甲表示,图象表示在E、r不变的前提下,U随I单调递减,U是I的一次函数,由图甲说明

（1）图中表示电流为I1时,路端电压为U1,对应内电压为U′.

（2）过E点的平行于横轴的虚线表示电流为零时,路端电压不随I而改变,且始终等于电源电动势,就是理想电源的情况.

（3）图线斜率的绝对值表示电源内阻的大小图中Im表示外电阻等于零（即短路）时,回路中的电流,即Im=________.

2.一段导体两端的电压与通过的电流关系:

U=IR,可用图表示.图象表明在电阻R不变的条件下,U与I成正比,斜率表示导体的电阻.

热点二闭合电路的功率计算1.电源的总功率:

P总=EI=U外I+U内I=UI+_________.2.电源的输出功率:

P出=IU=______________.对于外电路是纯电阻的电路,电源的输出功率:

P出=________________________________电源的输出功率随外电阻的变化关系如图所示.

【例1】在如图所示的电路中,在滑动变阻器滑动片P由a滑到b的过程中,三只理想电压表示数变化的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,则下列各组数据中可能出现的是（）A.ΔU1=0、ΔU2=2V、ΔU3=2VB.ΔU1=1V、ΔU2=2V、ΔU3=3VC.ΔU1=3V、ΔU2=1V、ΔU3=2VD.ΔU1=1V、ΔU2=1V、ΔU3=2V【例2】电动势为E、内阻为r的电源与粗细均匀的电阻丝相连,组成如图所示的电路.电阻丝长度为L,电阻为R,C为平行板电容器,其相对面积为S,两板间的距离为d,在滑动触头向右滑的过程中,电流计中有电流通过,为什么?

若电流计允许通过的最大电流为Im,求P滑动时,所允许的最大速度是多少?

【例3】如图所示,RB=4Ω,A、C、D是额定电压和额定功率相同的3个用电器,电源内阻是1Ω,S闭合后,当变阻器的电阻调为5Ω时,各用电器均正常工作.

（1）S断开后,若仍要各用电器正常工作,变阻器电阻R应调为多少？

（2）S闭合和断开时,RB上的电功率之比为多少？

变阻器上消耗的功率之比为多少？

【例4】如图所示的电路中,灯泡A和B原来都是正常发光.忽然灯泡B比原来变暗了些,而灯泡A比原来变亮了些,试判断电路中什么地方出现断路的故障?

（设只有一处出现了故障）

【例5】有一种测量人体重的电子秤,其原理如图中的虚线框内所示,它主要由三部分构成:

踏板、压力杠杆ABO（O点为固定转动轴）、压力传感器R（是一个阻值可随压力大小变化而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（其实质是理想电流表）.其中AO∶BO=3∶1.已知压力传感器的电阻R与其所受压力F的关系如下表所示:

OA=1：

4，电源电压恒为3V，忽略踏板、杠杆及压杆的重力，g取10N／kg．

压力F／N

0

50

100

150

200

250

……

电阻R/

30

26

22

18

14

10

……

设踏板和杠杆组件的质量可忽略不计,已知理想电流表的量程为0~3A,电源电动势为12V,内阻为2Ω,接通电源,则

（1）该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘多少A（安）处?

（2）利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式.（3）如果某人站在踏板上,电流表刻度盘示数为0.8A,这个人的体重是多少?

（4）该秤能测量的最大体重是多少?

【例6】如图所示,电源电动势E=8V,内阻不为零,电灯A标有“10V,10W”字样,电灯B标有“8V,20W”字样,滑动变阻器的总电阻为6Ω.闭合开关S,当滑动触头P由a端向b端滑动的过程中（不考虑电灯电阻的变化）（）

A.电流表的示数一直增大,电压表的示数一直减小B.电流表的示数一直减小,电压表的示数一直增大C.电流表的示数先增大后减小,电压表的示数先减小后增大D.电流表的示数先减小后增大,电压表的示数先增大后减小

【例7】如图所示电路,电源内阻r=1Ω,R1=2Ω,R2=5Ω,灯L标有“3V,1.5W”,滑动变阻器最大值为R,当滑片P滑到最右端A时,电流表读数为1A,此时灯L恰好正常发光,试求:

（1）电源电动势E.

（2）当滑片P滑到最左端B时,电流表读数.（3）当滑片P位于滑动变阻器的中点时,滑动变阻器上消耗的功率.

（四）抓住“五种”电路

专题一电路问题1.纯电阻电路对纯电阻电路的考查一般有两种情况:

一是静态问题,求解的关键是分清串并联,化简电路;二是动态问题,考题大都以动态分析的形式出现.解答的基本思路是:

“部分—整体—部分”,即从阻值变化的部分入手,由串、并联规律判断R总的变化情况,再由欧姆定律判断I总和U端的变化情况,最后再由部分电路欧姆定律确定各部分量的变化情况.【例1】一个T型电路如图所示,电路中的电阻R1=10Ω,R2=120Ω,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40ΩB.当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40ΩC.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80VD.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为80V

2.半导体电路【例2】把晶体二极管D和电阻R串联起来,连接成如图（a）的电路,电源的电动势E=5.0V,内阻不计,二极管两端电压U与其中的电流I的关系曲线（伏安特性曲线）,如图（b）,但为简单起见,可近似地看作直线,直线与横轴的交点E0=1V［见（b）图中的虚线］,即二极管上所加电压U＜E0时电流为零,U＞E0时,I和U为线性关系,此二极管消耗的电功率超过4.0W时将被烧坏.试问

（1）电阻R最小要多大才不致烧坏二极管?

（2）在保证不致烧坏二极管的条件下R值为多大时,输入给R的功率为最大?

此功率最大值等于多少瓦?

3.电机电路电机电路是非纯电阻电路,一般从能的转化与守恒入手,即P入=P热+P出.

【例3】汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗.如图所示,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.76.8W4.含容电路电容器是一个储能元件,在恒定电路中,电容器在充电、放电时会形成充、放电电流,当电路稳定后,电容器相当于一个电阻无穷大的元件,与电容器串联的电路是断路.对含容电路的分析,关键是弄清电路的结构,确定电容器两极板间电压值的变化,有时还必须分析电容器两极板极性的变化.【例4】如图所示,已知电源内阻不计,为使电容器的带电量增大,可采取以下哪些方法（）A.增大R1B.增大R2C.增大R3D.减小R15.故障电路故障电路的分析方法有两种:

一是电表检测法.在明确电路结构的基础上,从分析比较故障前后电路结构的变化,电流、电压的变化入手,确定故障后,并对电路元件逐一分析,排除不可能情况,寻找故障所在.一般用电压表来检测,具体是:

（1）断点故障的判断.用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联,当电压表指针