高中恒定電流專題復(fù)習(xí)

1、恒定電流、基本概念及基本規(guī)律電流的定義式：I q,適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流。對(duì)于金屬導(dǎo)體有I=nqvS （n為單位體積內(nèi)的自由電子個(gè)數(shù)，S為導(dǎo)線的橫截面積，v為自由電子的定向移動(dòng)速率，約10-5m/s,遠(yuǎn)小于電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率105m/s,更小于電場(chǎng)的傳播速率 3M08m/s）,這個(gè)公式只適用于金屬導(dǎo)體，千萬不要到處套用。.電阻定律導(dǎo)體的電阻R跟它的長度l成正比，跟它的橫截面積 S成反比，公式：R Ls（1） p是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，叫材料的電阻率（反映該材料的性質(zhì)，不是每根具體的導(dǎo)線的性質(zhì)），單位是Q m。（2）純金屬的電阻率小，合金的電阻率大。（3）材料的電阻率與溫度有關(guān)

2、系：金屬的電阻率隨溫度的升高而增大（可以理解為溫度升高時(shí)金屬原子熱運(yùn)動(dòng)加劇，對(duì)自由電子的定向移動(dòng)的阻礙增大。）鉗較明顯，可用于做溫度計(jì)；鎰銅、銀銅的電阻率幾乎不隨溫度而變，可用于做標(biāo)準(zhǔn)電阻。半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減?。梢岳斫鉃榘雽?dǎo)體靠自由電子和空穴導(dǎo)電，溫度升高時(shí)半導(dǎo)體中的自由電子和空穴的數(shù)量增大，導(dǎo)電能力提高）。有些物質(zhì)當(dāng)溫度接近 0K時(shí)，電阻率突然減小到零 這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物體叫超導(dǎo)體。材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度叫超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度Teo我國科學(xué)家在1989年把Tc提高到130K?，F(xiàn)在科學(xué)家們正努力做到室溫超導(dǎo)。.部分電路歐姆定律I U （適用于金屬導(dǎo)

3、體和電解液，不適用于氣體導(dǎo)電） R電阻的伏安特性曲線：注意 I-U曲線和U-I曲線的區(qū)別。還要注意：當(dāng)考慮到電阻率隨溫度的變化時(shí)，電阻的伏安特性曲線不再是過原點(diǎn)的直線?！纠}11實(shí)驗(yàn)室用的小燈泡燈絲的 I-U特性曲線可用以下哪個(gè)圖象來表示:【例題2】下圖所列的4個(gè)圖象中，最能正確地表示家庭常用的白熾電燈在不同電壓下消耗的電功率P與電壓平方U 2之間的函數(shù)關(guān)系的是以下哪個(gè)圖象用電器用電器.電動(dòng)勢(shì)與電勢(shì)差電動(dòng)勢(shì)：E=W/q,單位：V電勢(shì)差：U=W/q ,單位：V在電源外部的電路中，是靜電力對(duì)自由電荷做正功，電流由電源的正極流向負(fù)極，沿電流方向 電勢(shì)降低；而在電源內(nèi)部是電荷受的非靜電力克服靜電力做功

4、，電流由負(fù)極流向正極，沿電流電勢(shì) 升高。E=W/q中的W表示非靜電力做功 W非；U=W/q中的 W表示靜電力做功 W電?？偨Y(jié)：電動(dòng)勢(shì)與電勢(shì)差兩個(gè)概念表面上很相似，但從做功和能量轉(zhuǎn)化的角度講它們是正好相反，電動(dòng)勢(shì)表征電源中非靜電 力做功的本領(lǐng)，即其它形式的能向電能轉(zhuǎn)化的本領(lǐng)；而電勢(shì)差是電路中靜電力做功的本領(lǐng)的量度，即電能向其它能轉(zhuǎn)化的情況。我們應(yīng)注意二者的區(qū)別和聯(lián)系。.電功和電熱(1)電路中的功與能能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律。電源是把其它能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，內(nèi)阻和用電器是電能轉(zhuǎn)化為熱能等其 它形式能的裝置。如化學(xué)電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，而電路中發(fā)光燈泡是將電能轉(zhuǎn)化成光、熱能，如圖所

5、示電路。對(duì)于一個(gè)閉合電路，它的能量應(yīng)該是守恒的，但又在不同形式間轉(zhuǎn)化，通過做功方式完成。在電源部分，非靜電力做正功W 韭=qE,將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能。而內(nèi)阻上電流做功，將電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能亞內(nèi)=41 (U為內(nèi)阻上的電勢(shì)降)；在外電路部分，電流做功 W # =qU (U為路端電壓)，電能轉(zhuǎn)化成其它形式的能?？梢?，整個(gè)電路中的能量循環(huán)轉(zhuǎn)化，電源產(chǎn)生多少電能， 電路就消耗多少，收支平衡。即：W非=亞內(nèi)+亞外或qE=qU +qU (2)電功與電熱如圖所示，用電器兩端電壓 U,電流I。時(shí)間t內(nèi)，電流對(duì)用電器做功 w=Uit ；該用電器的電功用電都 一率p=w/t=UI ;若用電器電阻為 R,時(shí)間t內(nèi)該用

6、電器產(chǎn)生的熱量 Q=I2Rt (焦耳定律)；該用電器的熱功率P -Q/t=I2R。U 2若電路為純電阻電路，電功等于電熱： W=Q=UIt=I 2r t=一 t oR若電路為非純電阻電路(如電動(dòng)機(jī)和電解槽)，由于電能除了轉(zhuǎn)化為電熱以外還同時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能等其它能， 所以電功必然大于電熱：WQ,這時(shí)電功只能用 W=UIt計(jì)算，電熱只能用 Q=I 2Rt計(jì)算，兩式不能通用。 TOC o 1-5 h z 電功就是電場(chǎng)力做的功，因此是 W=UIt ;由焦耳定律，電熱 Q=I2Rt。其微觀解釋是：電流通過金屬導(dǎo)體時(shí)，自由電子在加 速運(yùn)動(dòng)過程中頻繁與正離子相碰，使離子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，而電子速率減小，可

7、以認(rèn)為自由電子只以某一速率定向移動(dòng)，電能沒 有轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能，只轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。!.【例題3】如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=6V,內(nèi)電阻r=1Q, M為一小電動(dòng)機(jī)，其 系|內(nèi)部線圈的導(dǎo)線電阻 Rm=2Q。R為一只保護(hù)電阻，R=3。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電壓表的示E，rJ_數(shù)為0.3V,求電動(dòng)機(jī)得到的電功率和它轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械功率。【例題4】某一電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電壓Ui=10V時(shí)帶不動(dòng)負(fù)載，因此不轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)電流為Ii=2Ao 聲當(dāng)電壓為U2=36V時(shí)能帶動(dòng)負(fù)載正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)電流為l2=1Ao求這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率是多大？【例題5】如圖所示，A、B兩燈泡額定電壓都為110V,額定功率Pa=100W, 常發(fā)光，且電

8、路中消耗的功率最少，用以下哪種接法？【例題5】如圖所示，A、B兩燈泡額定電壓都為110V,額定功率Pa=100W, 常發(fā)光，且電路中消耗的功率最少，用以下哪種接法？l / 1L / L|- R _ 0_ , R _I_Lh_ABC二、串并聯(lián)與混聯(lián)電路.應(yīng)用歐姆定律須注意對(duì)應(yīng)性。選定研究又象電阻 R后，I必須是通過這只電阻 R的電流，U必須是這只電阻 電路，不能直接用于含有電動(dòng)機(jī)、電解槽等用電器的電路。.公式選取的靈活性。(1)計(jì)算電流，除了用I ，外，還經(jīng)常用并聯(lián)電路總電流和分電流的關(guān)系：R(2)計(jì)算電壓，除了用 U=IR外，還經(jīng)常用串聯(lián)電路總電壓和分電壓的關(guān)系：(3)計(jì)算電功率，無論串聯(lián)、并

9、聯(lián)還是混聯(lián)，總功率都等于各電阻功率之和：2Pb=40W,接在220V電路上。欲使燈泡正T / 1口R兩端的電壓。該公式只能直接用于純電阻I=I 1+I2U=U1+U2P=P1+P2對(duì)純電阻，電功率的計(jì)算有多種方法：P=UI=I2r= R以上公式I = I1+I2、U=U1+U2和 P=P1+P2既可用于純電阻電路，也可用于非純電阻電路;既可以用于恒定電流，也可用于交變電流?！纠}7】已知如圖，R1=6Q , R2=3Q,Ai-11_1RiR3=4Q ,則接入電路后這三只電阻的實(shí)際功率之比為電子111_【例題8】已知如圖，兩只燈泡 Li、L2分別標(biāo)有“110V, 60W和“110V 100W ,

10、另外有一只滑動(dòng)變阻器 R,將它們連接后接入220V的電路中，要求兩燈泡都正常發(fā)光，并使整個(gè)電路消耗的總功率最小，應(yīng)使用下面哪個(gè)電路?【例題9】實(shí)驗(yàn)表明，通過某種金屬氧化物制成的均勻棒中的電流I跟電壓U之間遵循I =kU3的規(guī)律，其中U表示棒兩端的電勢(shì)差，k=0.02A/V 3。現(xiàn)將該棒與一個(gè)可變電阻器R串聯(lián)在一起后，接在一個(gè)內(nèi)阻可以忽略不計(jì)，電動(dòng)勢(shì)為6.0V的電源上。求：(1)當(dāng)串聯(lián)的可變電阻器阻值R多大時(shí)，電路中的電流為 0.16A? (2)當(dāng)串聯(lián)的可變電阻器阻值 R多大時(shí)，棒上消耗的電功率是電阻R上消耗電功率的1/5?【例題10】左圖甲為分壓器接法電路圖，電源電動(dòng)勢(shì)為 E,內(nèi)阻不計(jì), 變阻

11、器總電阻為r。閉合電鍵S后，負(fù)載電阻 R兩端的電壓U隨變阻器a、 b兩點(diǎn)間的阻值Rx變化的圖線應(yīng)最接近于右圖中的哪條實(shí)線Ai B. C. D.3.對(duì)復(fù)雜電路分析，一般情況下用等勢(shì)點(diǎn)法比較方便簡(jiǎn)潔。(1)凡用導(dǎo)線直接連接的各點(diǎn)的電勢(shì)必相等(包括用不計(jì)電阻的電流表連接的點(diǎn))(2)在外電路，沿著電流方向電勢(shì)降低。(3)凡接在同樣兩個(gè)等勢(shì)點(diǎn)上的電器為并聯(lián)關(guān)系。(4)不加聲明的情況下，不考慮電表對(duì)電路的影響。搞清電路各元件之間的連接關(guān)系，畫出結(jié)構(gòu)清晰的等效電路，是利用歐姆定律解決電路問題的重要前提。我們通常采用節(jié) 點(diǎn)跨接法來分析電路結(jié)構(gòu)。具體方法為：首先標(biāo)明電路中各節(jié)點(diǎn)名稱，經(jīng)過電源和用電器的節(jié)點(diǎn)名稱應(yīng)

12、不同，而一段導(dǎo)線兩端的節(jié)點(diǎn)名稱不變。理想的電壓表可視為斷路。理想的電流表可視為導(dǎo)線?？紤]電表內(nèi)阻時(shí)，就應(yīng)把它們 當(dāng)作用電器對(duì)待。接著，定性判斷電路中各節(jié)點(diǎn)電勢(shì)高低(沒有標(biāo)明的可假設(shè))。最后將各電器填在對(duì) 應(yīng)的節(jié)點(diǎn)間以判明彼此間的串、并聯(lián)關(guān)系?！纠}11】如右圖所示，設(shè) R1=R2=R3=R4=R,求：開關(guān)S閉合和開啟時(shí)的 AB兩端的電阻比。4.電路中有關(guān)電容器的計(jì)算。(1)電容器跟與它并聯(lián)的用電器的電壓相等。(2)在計(jì)算出電容器的帶電量后，必須同時(shí)判定兩板的極性，并標(biāo)在圖上。(3)在充放電時(shí)，電容器兩根導(dǎo)線上的電流方向總是相同的，所以要根據(jù)正極板電荷變化情況來判斷電流方向。(4)如果變化前后極

13、板帶電的電性相同，那么通過每根導(dǎo)線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量的差；如果變化前后極 板帶電的電性改變，那么通過每根導(dǎo)線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量之和?！纠}13】已知如圖，R1=30Q , R2=15Q , R3=20Q , AB間電壓U=6V , A端為正C=2r F ,為使電容器帶電量達(dá)到 Q =2X 10- 6c,應(yīng)將R4的阻值調(diào)節(jié)到多大？解：由于R1和R2串聯(lián)分壓，可知R1兩端電壓一定為4V,由電容器的電容知：為使 C 的帶電量為2X10-6C,其兩端電壓必須為1V,所以R3的電壓可以為3V或5V。因此R4應(yīng)調(diào) 節(jié)到20Q或4Q。兩次電容器上極板分別帶負(fù)電和正電。還可以得出：

14、當(dāng) R4由20Q逐漸減小的到4Q的全過程中，通過圖中 P點(diǎn)的電荷量應(yīng)該 是4X10-6C,電流方向?yàn)橄蛳隆！纠}14如圖示，電源電動(dòng)勢(shì) E=12V,內(nèi)阻r=1?,電阻R=3Q, R2=2Q , Ra=5Q ,電 容器的電容 C1=4“F, C2=1gF,求C1、C2所帶電量。5.電路中的電表我們接觸比較多的電表是電壓表和電流表，理想情況下電流表可以看成導(dǎo)線，電壓表可以看成無窮大的電阻而忽略它們的內(nèi)阻對(duì)電路的影響，可在某些實(shí)際問題中，這種影響很大，根本不可能忽略不計(jì).這時(shí)就要把電表看成一個(gè)可以讀數(shù)的特殊電阻，放在電路中，與其它用電器一起分析R1R2EjP1艮I C %I,1 E（2）電源的效率:

15、（最后一個(gè)等號(hào)只適用于純電阻電路）R r電源的輸出功率PE2R2（2）電源的效率:（最后一個(gè)等號(hào)只適用于純電阻電路）R r電源的輸出功率PE2R2(R r)4Rr2(R r)E24rE2,則電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所小,4r而當(dāng)內(nèi)外電阻相等【例題15如圖所示，Ri=2kQ, R2=3kQ,電源內(nèi)阻可忽略?，F(xiàn)用一電壓表測(cè)電路端電壓，示數(shù)為 6V ;用這電壓表測(cè) Ri兩端，電壓示數(shù)為2V。那么A . Ri兩端實(shí)際電壓是 2VB.電壓表內(nèi)阻為6k QR2兩端實(shí)際電壓是3.6VD.用這電壓表測(cè) R2兩端電壓，示數(shù)是 3V 三、閉合電路歐姆定律1 .主要物理量。研究閉合電路，主要物理量有 E、

16、r、R、I、U,前兩個(gè)是常量，后三個(gè)是變量閉合電路歐姆定律的表達(dá)形式有:E=U外+U內(nèi)I （|、R關(guān)系）R r RU=E-Ir （U、I 關(guān)系） U RE （U、R 關(guān)系）R r從式看出：當(dāng)外電路斷開時(shí)（I = 0）,路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)。而這時(shí)用電壓表去測(cè)量時(shí)，讀數(shù)卻應(yīng)該略小于電動(dòng)勢(shì)（有微弱電流）。當(dāng) 外電路短路時(shí)（R = 0,因而U = 0）電流最大為Im=E/r （一般不允許出現(xiàn)這種情況，會(huì)把電 源燒壞）.歐姆定律適用條件如圖所示：電路由電源和電動(dòng)機(jī)組成，電動(dòng)機(jī)繞線電阻為 R,則此電路中的電流是否為I=E/ (R+r) ?I，E/R+r）的關(guān)鍵是U，IR,即非純電阻電路中歐姆定律已不再適用

17、。但可由能量分配關(guān)系得出表達(dá)式E=U+Ir （U為電動(dòng)機(jī)兩端的電壓）回答時(shí)應(yīng)提醒學(xué)生注意電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：為非純電阻用電器，引導(dǎo)學(xué)生做出否定回答，即：I，E/（R+r）.電源的功率和效率（1）功率：電源的功率（電源的總功率）：指非靜電力做功，把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率。Pe=EI電源的輸出功率：指電源對(duì)外電路做功的功率 PUI電源內(nèi)部消耗的功率：指內(nèi)阻上的電熱功率.設(shè)內(nèi)阻為r,則Pr=I 2r這三者之間是什么關(guān)系?010Q。010Q。求：電源的最大輸出功而 P 出最大時(shí)，7）=r/（2r） =50%,R4時(shí)，電源的輸出功率最大，為Pm J?？梢?，R越大，電源效率較高, 4r并不大。所以要注意區(qū)

18、分電源輸出功率與效率這兩個(gè)概念?！纠}16】已知如圖，E =6V, r =4 Q Ri=2Q, R2的變化范圍是率；R1上消耗的最大功率； R2上消耗的最大功率。.變化電路的討論。閉合電路中只要有一只電阻的阻值發(fā)生變化，就會(huì)影響整個(gè)電路，使總電路和每一部分的電 流、電壓都發(fā)生變化。討論依據(jù)是：閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串聯(lián)電路的電壓關(guān)系、并聯(lián)電路的電流關(guān)系。以右圖電路為例：設(shè)R1增大，總電阻一定增大；由I E, I 一定R r減??；由 U=E-Ir , U7E增大；因此U4、I47E增大；由13=I-I 4,13、U 3 7E減?。挥蒛2 = U-U 3U2、I2 一定增大；由I1=

19、I3-I2, I1 一定減小?？偨Y(jié)規(guī)律如下:總電路上R增大時(shí)總電流I減小，路端電壓U增大；變化電阻本身和總電路變化規(guī)律相同；和變化電阻有串聯(lián)關(guān)系（通過變化電阻的電流也通過該電阻）的看電流（即總電流減小時(shí)，該電阻的電流、電壓都減?。缓妥兓娮栌胁⒙?lián)關(guān)系 的（通過變化電阻的電流不通過該電阻）看電壓（即路端電壓增大時(shí)，該電阻的電流、電壓都增大）?！纠}17如圖，電源的內(nèi)阻不可忽略。已知定值電阻Ri=10Q, R2=8Q。當(dāng)電鍵S接位置1時(shí)，電流表的示數(shù)為0.20A。那么當(dāng)電鍵S接位置2時(shí)，電流表的示數(shù)可能是下列哪些值A(chǔ) . 0.28AB. 0.25AC, 0.22AD. 0.19A【例題18如圖所

20、示的直流電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,外電路中，電阻 Ri=r,滑動(dòng)變阻器的全部電阻為 R2=2r,滑動(dòng)片從a端向b端滑動(dòng)過程中，哪種說法正確A .電源的轉(zhuǎn)化功率逐漸增大B.電源內(nèi)部的熱功率逐漸增大C.電源的輸出功率逐漸減小R2上得到的功率逐漸減小【例題19如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為 E,內(nèi)電阻為r。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸片端時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表 V1、V2示數(shù)變化的絕對(duì)值分別為和U2,下列說法中正確的是A.小燈泡L1、L3變暗，L2變亮B.小燈泡L3變暗，L1、L2變亮C. A U1AU25.閉合電路的U-I圖象右圖中a為電源的U-I圖象；b為外電阻的U-I圖象；兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)電 路的總電流和路端電壓；該點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形的面積表