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1、第十一章 恒定电流第一单元 基本概念和定律知识目标一、电流、电阻和电阻定律1电流：电荷的定向移动形成电流（1）形成电流的条件：内因是有自由移动的电荷，外因是导体两端有电势差（2）电流强度：通过导体横截面的电量Q与通过这些电量所用的时间t的比值。I=Q/t；假设导体单位体积内有n个电子，电子定向移动的速率为V，则I=neSv；假若导体单位长度有N个电子，则INev表示电流的强弱，是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向单位是：安、毫安、微安1A=103mA=106A2电阻、电阻定律 （1）电阻:加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值.R=U/I,导体的电阻是由导体本身的性质决定
2、的,与U.I无关.(2)电阻定律:导体的电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比. RL/S(3)电阻率:电阻率是反映材料导电性能的物理量，由材料决定,但受温度的影响电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m,横截面积为1m2的柱形导体的电阻.单位是:m.3半导体与超导体(1)半导体的导电特性介于导体与绝缘体之间,电阻率约为105m 106m(2)半导体的应用: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.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.晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电路.半导体可制成半导体激光器
3、、半导体太阳能电池等.（3）超导体超导现象：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.转变温度(TC):材料由正常状态转变为超导状态的温度应用:超导电磁铁、超导电机等二、部分电路欧姆定律 1、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。 I=U/R2、适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件R2R1R2R13、导体的伏安特性曲线:研究部分电路欧姆定律时,常画成IU或UI图象,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：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
4、小I、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【例1】来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.6010-19C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1n2=_。L4L质子源v1 v2 【例2】用某种金属制成粗细均匀的导线，通以一定大小的恒定电流，过一段时间后，导线升高的温度（ ）A跟导线的长度成正比 B跟导线的长度成反比C跟导线的横截面积成正
5、比 D跟导线的横截面积成反比三、电功、电功率 1电功:电荷在电场中移动时,电场力做的功WUIt，电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程.2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=UI3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WUIt=U2t/R=I2Rt，P=UI=U2/R=I2R非纯电阻电路WUIt，P=UI4电功率与热功率之间的关系纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率纯电阻电路：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，
6、其特点是电能只有一部分转化成内能【例3】一只标有“220 V，60 W”字样的灯泡，在额定电压下工作时，灯丝中通过的电流多大？如果线路电压下降到200V时，它的功率多大？（假设灯丝电阻不随温度而变化）【例4】直流电动机线圈的电阻为R，当电动机工作时通过线圈的电流是I，此时它两端的电压为U，则电动机的输出功率为（ ） AUI；BIUI2R CIU一I2R； DU2R【例5】某脉冲激光器的耗电功率为2l03W，每秒钟输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间108s，携带的能量为 02J。则每个脉冲的功率为 W。该激光器将电能转化为激光能量的效率为 规律方法 1电功、电功率的计算(1)用电器正常工作的条
7、件：用电器两端的实际电压等于其额定电压.用电器中的实际电流等于其额定电流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灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程(2)用电器接入电路时：纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁.【例6】微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上03V的电压时，通过的电流为03A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为20V时，电流为08A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？2部分电路欧姆定律的应用【例7】如图所示是一种
8、测定风作用力的仪器原理图，P为金属球，悬挂在一细长金属丝下面,O是悬点，R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与细金属丝始终保护良好接触无风时，金属丝与电阻丝在C点接触，此时示数为I0；有风时金属丝将偏转一角度，角与风力大小有关，设风力方向水平向左，OC=h,CD=L,金属球质量为m，电阻丝单位长度的阻值为k，电源内阻和金属丝电阻不计，金属丝偏角为时，的示数为I/，此时风力为F,试写出：（1）F与的关系式（2)F与I/的关系式【例8】图为一种加速度仪的示意图,质量为m的振子两端连有劲度系数均为K的轻弹簧,电源电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位
9、于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。求：(1)系统的加速度a(以向右为正）和电压表读数U的函数关系式。(2)将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？(3)若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？第二单元 串并联及混联电路知识目标一、串联电路电路中各处电流相同I=I1=I2=I3=串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和.U=U1+U2+U3串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和，即R=R1R2Rn串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比，即串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即二、并联电路并联电路中各支路两端的电
10、压相同U=U1=U2=U3并联电路子路中的电流等于各支路的电流之和I=I1I2I3=并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。=+，当并联电路是由n个相同的电阻R并联而成时，总电阻R总= ；当并联电路只有两个支路时，则总电阻为R总= 并联电路中通过各个电阻的电流踉它的阻值成反比，即I1R1I2R2=InRn= U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【例1】如图所示，P为一块均匀的半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A、B之间，测出电阻为R，然后再将它按图乙方式接在C、D之间，这时P的电阻为（ ） A. R； B. R/2 ；C. R
11、/4； D. 4R【例2】如图中三个R1、R2、R3，电流表的内阻忽略不计，则通过三个电阻的电流强度之比和两个电流表读数之比各为多少？【例3】图中电源电压U5 V，内阻不计，V1、V2、V3、三个电压表的内电阻相同，其中V1、V2的读数分别为3V、2V，试求电压表V3的读数【例4】有三个电阻，其阻值分别为10 、20、30，现在它们分别按不同方式连接后加上相同的直流电压，问：（1）在总电路上可能获得的最大电流和最小电流之比为多少？（2）对20电阻来说，在各种可能连接方式中能使它获得最大功率的，有哪些连接方式？获得最小功率的有哪些连接方式？（只要求画电路图表示）【例5】如图所示，A、B两点间的电
12、压为U，C1= nC2，两个完全相同的电压表的示数分别为： AU1U/（n1），U2=nU/（n1）； BU1U/2，U2=U/2； CU1nU/（n1），U2=U/（n1）； D无法判断两电压表的示数【例6】图中的 A为理想电流表，V1和V2为理想电压表，R1为定值电阻，R2为可变电阻，电池E内阻不计，下列说法中不正确的是 AR2不变时，V2读数与A读数之比等于R1 BR2不变时，V1读数与A读数之比等于R1 CR2改变一定量时，V2读数的变化量与V1读数变化量之和一定为零 DR2改变一定量时，V2读数的变化量与V1读数变化量之和不一定为零规律方法 1、电路结构分析电路的基本结构是串联和并联
13、，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:凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点）。在外电路，沿着电流方向电势降低。凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。不加声明的情况下，不考虑电表对电路的影响。R1【例7】图中所示电路由8个不同的电阻组成，已知R1=12 ，其余电阻阻值未知，测得A、B之间总电阻为4。今将R1换成6的电阻，则A、B间的总电阻变为 。K1红黄【例8】电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温，又不会把饭烧焦的家用电器。如图,它的电路由控制
14、部分AB和工作部分BC组成。K1是限温开关，手动闭合，当温度达到103时自动断开，不能自动闭合.K2是自动开关，当温度超过800C时自动断开，温度低于700C时自动闭合。R2是限流电阻，阻值2140 , R 1是工作电阻，阻值60.锅中放好适量的米和水，插上电源（220V,50 Hz），手动闭合K1后，电饭锅就能自动煮好米饭并保温。（1)简述手动闭合K1后，电饭锅加热、保温过程的工作原理。(2)加热过程电饭锅消耗的电功率P1是多大？K1,K2都断开时电饭锅消耗的电功率P2是多大？(3)若插上电源后没有手动闭合K1，能煮熟饭吗？为什么？ACBL1L2S【例9】在图所示的电路中，A、B、C分别表示理想电流表或电压表，它们的示数以安或伏为单位.当电键S闭合后，A、B、C三表示数分别为1、2、3时，灯L1、L2正好均正常发光.已知灯L1、L2的额定功率之比为31，则可判断A.A、B、C均为电流表 B.A、B、C均为电压表C.B为电流表，A、C为电压表D.B为电压表，A、C为电流表2、电表的改装(1)灵敏电流表（也叫灵敏
