《高中物理 第七章恒定电流课件 鲁科版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第七章恒定电流课件 鲁科版选修3-1（121页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1节电流、电阻、电功、电功率,一、电流 1. 形成条件：导体两端有_，导体提供大量的自由电荷，_在导体中建立了电场 2. 电流的方向：规定与_定向运动的方向相同 注意：电流虽有方向，但仍为标量 3. 电流的大小 (1)定义式：I_，单位是七个_之一，国际单位是安培，符号是A. (2)微观表达式：I_. (3)决定式：I_(部分电路欧姆定律，只适用于_或_导电),二、电阻和电阻率 1. 电阻 (1)意义：反映了导体对电流的_作用 (2)定义式：R_， 国际单位：欧姆，符号为. (3)决定式(电阻定律)：R_，取决于导体的_、_和温度 2. 电阻率 (1)意义：反映了导体的_，由_决定，但受温度
2、影响. (2)电阻率与温度的关系 金属的电阻率随着温度的升高而_ 半导体的电阻率随温度的升高而_ 锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化而保持_,3. 导体的伏安特性曲线 IU图线和UI图线,对电阻的理解,1. 电阻与电阻率的比较,2. 电阻的决定式和定义式的比较,(2009全国卷)某材料的电阻率随温度变化的规律为0(1t)，其中称为电阻温度系数，0是材料在t0 时的电阻率在一定的温度范围内是与温度无关的常数金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温度系数利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻已知：在0 时
3、，铜的电阻率为1.7108 m，碳的电阻率为3.5105 m，在0 附近时，铜的电阻温度系数为3.9103 1，碳的电阻温度系数为5.0104 1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0 m的导体，要求其电阻在0 附近不随温度变化，求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化),点拨】(1)应用电阻定律求每个棒的电阻 (2)根据两棒是串联关系可求总电阻 (3)总电阻的值在0 附近是定值,【解析】设所需碳棒的长度为L1，电阻率为1，电阻温度系数为1；铜棒的长度为L2，电阻率为2，电阻温度系数为2.根据题意有 110(11t) 220(12t) 式中10、20分别为碳和铜在0 时的电阻率
4、设碳棒的电阻为R1，铜棒的电阻为R2，有,1. 关于导体材料的电阻率，下列说法正确的是() A. 把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都是原来的1/3 B. 材料的电阻率随温度的升高而增大 C. 纯金属的电阻率较合金的电阻率小 D. 电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大,【解析】本题考查的是对电阻率的理解电阻率的影响因素是导体本身的材料和温度，与导体的长度、横截面积等无关，A错误，B错误，C正确D项的前半句是正确的，但后半句中导体对电流的阻碍作用是电阻而不是电阻率，D错误 【答案】C,对导体的理解,(2010上海七校联考)在如图甲所示的电路中，电源电
5、动势为3.0 V，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S闭合后L1消耗的电功率为_W ，L2的电阻为_.,【答案】0.757.5,2. 如图所示的IU图象对应的两个导体，求： (1)电阻之比R1R2_. (2)若两导体中的电流相等(不为0)时，电压之比U1U2_. (3)若两导体中的电压相等(不为0)时，电流之比I1I2_.,【答案】(1)31(2)31(3)13,电功和电热的关系,通过纯电阻与非纯电阻元件来比较电功和电热，如下表：,某一电动机，当电压U110 V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I12 A当电压为U236 V时能带动负载
6、正常运转，这时电流为I21 A求这时电动机的机械功率,【解析】电动机不转时可视为纯电阻，由欧姆定律可得RU/I5 ，这个电阻可认为是不变的电动机正常转动时，输入的电功率为P电U2I236 W，内部消耗的热功率P热I22R5 W，所以机械功率P36 W5 W31 W.,【答案】31 W,3. 一个电解槽的额定电压为U，电流为I，电阻为R，当它正常工作时，以下说法正确的是(),【解析】电解槽为非纯电阻，故计算其电功率只能用WUI，故A错误计算其热功率只能用QI2R.根据热功率的公式可以得到D错误，B正确由能量守恒定律可以得到电解槽的输出功率等于总功率减去热功率，C错误 【答案】B,电路中的三种速率
7、 电路中的三种速率指：电流传导速率、电子定向移动速率和电子热运动速率，要注意它们间的区别与联系 1. 电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流(对整体而言) 2. 电子定向移动速率，其大小与电流有关，(InveS)一般数量级为105 m/s.(对每个电子而言) 3. 电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与温度有关，通常温度下电子热运动的平均速率的数量级为105 m/s.,关于电路的电流以下说法中正确的是() A. 在电路中电荷定向移动形成电流，电荷定向移动的速率等于光速 B. 在电路中，闭合开关用电器开始工作，是因为电源内的电子定向移动到
8、了用电器，从而电流传播到了用电器引起的 C. 在电路中，电子无规则热运动的速率很小，而定向移动的平均速率很大 D. 闭合开关用电器立即工作，是因为电场在电路中传播速度等于光速，有电场的地方电荷就会定向移动形成电流,【错解】AB 【正解】在电路中，电场的传播速度等于光速，在有限范围内电场的传播是几乎不需要时间的，电场传至某处就会引起该处电荷的定向移动，形成电流，而电荷定向移动的平均速率针对金属导体中的电子来说，其数量级只有105 m/s，电子的无规则热运动平均速率的数量级为105 m/s，但这不是形成电流的原因 【答案】D,第2节电路的基本规律与应用,一、串、并联电路,二、闭合电路的欧姆定律 1
9、电动势 (1)意义：电动势表征了电源把其他形式的能转换为_本领的物理量 (2)大小 (3)决定因素：电源的电动势是由电源的_决定的，与外电路无关 2. 闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成_，跟内、外电路的电阻之和成_,3. 路端电压U与外电阻R的关系,(1)负载R增大 I 减小 U内减小 U外增大 外电路断路时(R等于无穷大)，I_，U外_. (2)负载R减小 I增大 U内增大 U外减小 外电路短路时(R0)，I_，U内_.,4. 路端电压跟电流的关系 (1)关系式：U_. (2)用图象表示如图所示,三、电压表、电流表的改装 1. 电流表G(表头) 表头的内阻Rg
10、、满偏电流Ig、满偏电压Ug三者的关系是Ug_. 2. 电压表及大量程电流表的改装,闭合电路的功率,如图所示电路，已知E6 V，r4 ，R12 ，R2的变化范围是010 .求： (1)电源的最大输出功率 (2)R1上消耗的最大功率 (3)R2上消耗的最大功率,【点拨】(1)当R1R2r时电源的输出功率最大 (2)R1是固定电阻，注意不要照搬上述方法 (3)R2是可变电阻，可把R1r看成内阻，当R2R1r时，R2功率最大,【解析】(1)R22 时，外电阻等于内电阻，由 ，可知电源最大输出功率为2.25 W. (2)R1是定值电阻，电流越大功率越大，所以R20时R1上消耗的功率最大由P1IR12
11、W. (3)把R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6 ，所以当R26 时，R2上消耗的功率最大为1.5 W. 【答案】(1)2.25 W(2)2 W(3)1.5 W,1. 如图所示的UI图象，其中A是路端电压随电流的变化规律，B是某一电阻的伏安特性曲线，用该电源与该电阻组成闭合电路时，电源的输出功率是_，电源的效率是_,【答案】4 W66.7%,闭合电路的动态分析,1. 特点：闭合电路中只要某一电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流和电压都发生变化 2. 基本依据：闭合电路的欧姆定律、部分电路的欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系等 3. 基本方法 (1
12、)程序法：基本思路是“部分整体部分”,(2)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 任一电阻R阻值增大，必引起该电阻中电流I的减小和该电阻两端电压U的增大 任一电阻R阻值增大，必将引起与之并联的支路中电流I并的增大和与之串联的各电路电压U串的减小 (3)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 (4)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,如图所示，当滑动变阻器的滑动片P向上端移动时，判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化,【解析】先认清电表A测量R3中的电流，电表V2测量R2和R3并联的电压，电表
13、V1测量路端电压再利用闭合电路的欧姆定律判断干路的一些物理量变化：P向上滑动，R3的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，路端电压U增大，由此可以判断出V1示数增大再进行分支上的分析：由I减小，知内电压U和R1的端电压UR1减小，由U外增大，可知R2和R3并联的电压U2增大，由此可以判断出V2示数增大由U2增大和R3有效电阻增大，无法确定A示数如何变化，这就要从另一条途径去分析：由V2示数增大知通过R2的电流I2增大，而干路电流I减小，所以R3中的电流减小，即A示数减小 【答案】V1示数变大V2示数变大A示数变小,2. (2009广东理科基础)如图所示是一实验电路图，在滑动触头由a端滑
14、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,【答案】A,含电容电路的分析和电路故障的判断,1. 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(只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件，在电容器处电路看做断路，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. (1)解决这类问题的一般方法：通过稳定的两个状态来了解不稳定的中间变化过程. (2)只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电
15、流，当电路稳定时，电容器处电路相当于断路. (3)电路稳定时，与电容器串联的电阻为等势体，相当于一段导线，电容器的电压为与之并联的电阻电压. 有时要求出电容器两端电势，然后求电势差,(4)在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两板的极性，并在图上标出 (5)在充放电时，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 (6)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，可用公式QCU计算电容器上电荷的变化量 2. 电路故障一般是短路或断路，常见的情况有：导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、变阻器内部断路、接触不良等，检查故障的基本方法有：,(1)电压表检测方法：如果电压表示数为0，说明电压表上无电流通过，则可能在并联路段之外有断路，或并联路段内有短路如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联路段之外无断路，或并联路段内无短路 (2)用多用电表的欧姆挡检测：要对检测的电路切断电源，逐一使元件脱离原电路(或对某段电路检测)后测量是通路还是断路便可找到故障所在 (3)假设法：已知电路发生某种故障，寻找故障发生的位置时，可将整个电路划分为若干部分；然后逐一
