高二物理選修31知識點

1、第一章 恒定電流一、電源和電流1、電流產(chǎn)生的條件：（1）導(dǎo)體內(nèi)有大量自由電荷（金屬導(dǎo)體自由電子；電解質(zhì)溶液 正負(fù)離子；導(dǎo)電氣體正負(fù)離子和電子）（ 2）導(dǎo)體兩端存在電勢差（電壓）（3） 導(dǎo)體中存在持續(xù)電流的條件：是保持導(dǎo)體兩端的電勢差。2 電流的方向 電流可以由正電荷的定向移動形成，也可以是負(fù)電荷的定向移動形 成，也可以是由正負(fù)電荷同時定向移動形成。 習(xí)慣上規(guī)定：正電荷定 向移動的方向為電流的方向 。說明：（1）負(fù)電荷沿某一方向運動和等量的正電荷沿相反方向運動產(chǎn) 生的效果相同。金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移 動方向相反。（2）電流有方向但電流強(qiáng)度不是矢量。（3）方向不隨時間而改變的電流叫直

2、流； 方向和強(qiáng)度都不隨時 間改變的電流叫做恒定電流。通常所說的直流常常指的是恒定電流。 二、電動勢1 電源（1）電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。（2）非靜電力在電源中所起的作用： 是把正電荷由負(fù)極搬運到正極， 同時在該過程中非靜電力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能?！咀⒁狻吭诓煌碾娫粗校遣煌问降哪芰哭D(zhuǎn)化為電能。 2電動勢（1）定義：在電源內(nèi)部，非靜電力所做的功 W與被移送的電荷q的 比值叫電源的電動勢。（ 2）定義式： E=W/q（3）物理意義：表示電源把其它形式的能（非靜電力做功）轉(zhuǎn)化為 電能的本領(lǐng)大小。電動勢越大，電路中每通過 1C電量時，電源將其 它形式的能

3、轉(zhuǎn)化成電能的數(shù)值就越多?！咀⒁狻浚?電動勢的大小由電源中非靜電力的特性（電源本身）決定，跟電源的體積、外電路無關(guān)。電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時， 電源兩極間的電壓。電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C電量的正電荷在電源內(nèi) 從負(fù)極移送到正極所做的功。3電源（池）的幾個重要參數(shù) 電動勢：它取決于電池的正負(fù)極材料及電解液的化學(xué)性質(zhì)， 與電池的大小無關(guān)。 內(nèi)阻（r）：電源內(nèi)部的電阻。 容量：電池放電時能輸出的總電荷量。其單位是: 【注意】：對同一種電池來說，體積越大，容量越大， 三、歐姆定律1、導(dǎo)體的電阻定義：電阻。公式：說明： A、導(dǎo)體兩端電壓與通過導(dǎo)體電流的比值，A h, mA- h.內(nèi)阻越小

4、。叫做這段導(dǎo)體的R=U/I （定義式）對于給定導(dǎo)體，R定，不存在R與U成正比，與I成 反比的關(guān)系，R只跟導(dǎo)體本身的性質(zhì)有關(guān)B、這個式子（定義）給出了測量電阻的方法一一伏安法。 C電阻反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用2、歐姆定律 定律內(nèi)容： 導(dǎo)體中電流強(qiáng)度跟它兩端電壓成正比， 跟它 的電阻成反比。 公式： I=U/R 適應(yīng)范圍：一是部分電路，二是金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液3、導(dǎo)體的伏安特性曲線（1）伏安特性曲線：用縱坐標(biāo)表示電流I ,橫坐標(biāo)表示電壓U,這 樣畫出的 I-U 圖象叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。（ 2）線性元件和非線性元件 線性元件：伏安特性曲線是通過原點的直線的電學(xué)元件。 非線性元件： 伏安特性曲線是

5、曲線， 即電流與電壓不成正比的 電學(xué)元件4、導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系（ 1）對同一導(dǎo)體，導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓成正比。（ 2）在相同電壓下， U/I 大的導(dǎo)體中電流小， U/I 小的導(dǎo)體中電 流大。所以 U/I 反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)， 叫做電 阻（ R）（3）在相同電壓下，對電阻不同的導(dǎo)體，導(dǎo)體的電流跟它的電 阻成反比。四、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路1 、 串聯(lián)電路 電路中各處的電流強(qiáng)度相等。1 = 1 1=1 2=1 3二 電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和U=l+U+U+- 串聯(lián)電路的總電阻，等于各個電阻之和。R=fi+R+F3+ 電壓分配： U1/R1=U2/R2 U 1

6、/R1=U/R n個相同電池（E、r）串聯(lián)：& = nE r n = nr 串聯(lián)電路的功率分配：P=I2RP 1/R1= P2/R2 二P 3/R3=二 Pn/Rn2、 并聯(lián)電路 并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等。U=U=U=U二 電路中的總電流強(qiáng)度等于各支路電流強(qiáng)度之和。1=11+I2+I3+ 并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)，等于各個電阻的倒數(shù)之和。1/R=1/RR1+R2）1+1/R2+1/R3+對兩個電阻并聯(lián)有： R=R1R2/ 電流分配： I 1/I 2=R1/R2 I n個相同電池（E、r）并聯(lián)：并聯(lián)電路的功率分配：1/I=R 1/REn = E r n =r/nP1R1= P2R2 二P 3R

7、3= PnRn=U3、幾點注意事項：幾個相同的電阻并聯(lián)，總電阻為一個電阻的幾分之一;若不同的電阻并聯(lián)，總電阻小于其中最小的電阻;若某一支路的電阻增大，則總電阻也隨之增大; 若并聯(lián)的支路增多時，總電阻將減小 ；當(dāng)一個大電阻與一個小電阻并聯(lián)時，總電阻接近小電阻4、 分壓作用和電壓表 :說明：如果給電流表串聯(lián)一個分壓電阻，分擔(dān)一部分電壓，就可以用來測量較大的電壓了 . 加了分壓電阻并在刻度板上標(biāo)出電壓值 , 就把電流表改裝成了電壓表 .電壓表的量程越大，串聯(lián)的電阻 R 越大。因為電流一定。5、 分流作用和電流表 （ 安培表 ）：說明 ： 并聯(lián)電阻可以分擔(dān)一部分電流 , 并聯(lián)電阻的這種作用叫做分流作用

8、，作這種用途的電阻又叫做分流電阻.為了使電流表能夠測量幾 個安培甚至更大的電流，可能給它并聯(lián)個分流電阻，分掉一部分電流,這樣在測量大電流時，通過電流表的電流也不致超過滿偏電流Ig.電:KT 一 I+ Rg KI流表的量程越大，并聯(lián)的電阻越小。因為電壓一定。I五、焦耳定律1、電功定義：電路中電場力對定向移動的電荷所做的功，簡稱電功，通 常也說成是電流的功。用 W表示。實質(zhì)：是能量守恒定律在電路中的體現(xiàn)。即電流做功的過程就是 電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，在轉(zhuǎn)化過程中，能量守恒，即有多少 電能減少，就有多少其他形式的能增加?！咀⒁狻抗κ悄芰哭D(zhuǎn)化的量度，電流做了多少功，就有多少電能減少 而轉(zhuǎn)化為其他形

9、式的能，即電功等于電路中電能的減少，這是電路中能量轉(zhuǎn)化與守恒的關(guān)鍵表達(dá)式：W = lut【說明】：表達(dá)式的物理意義：電流在一段電路上的功，跟這段電路兩端電壓、電路中電流強(qiáng)度和通電時間成正比。 適用條件：I、U不隨時間變化恒定電流2、電功率 定義：單位時間內(nèi)電流所做的功 表達(dá)式：P=W/t=UI(對任何電路都適用) 上式表明：電流在一段電路上做功的功率 P,和等于電流I跟這段電路兩端電壓U的乘積。 額定功率和實際功率 額定功率：用電器正常工作時所需電壓叫額定電壓， 在這個電壓下消 耗的功率稱額定功率。實際功率：用電器在實際電壓下的功率。實際功率P實=IU，U I分別為用電器兩端實際電壓和通過用電

10、器的實際電流。3、焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流的二次方，導(dǎo)體的電阻和通電時間成正比公式：Q=l2Rt 說明：a.(1)式表明電流通過導(dǎo)體時要發(fā)熱，焦耳定律就是研究電流熱 效應(yīng)定量規(guī)律的。b.(1)式中各量的單位.4、電功和電熱的關(guān)系：設(shè)問：電流通過電路時要做功，同時,一般電路都是有電阻的，因此電流通過電路時也要生熱.那么，電流做的功跟它產(chǎn)生的熱之間， 又有什么關(guān)系呢？(1) 、純電阻電路.如圖所示，電阻R,電路兩端電壓U,通過的電流強(qiáng)度II R電功即電流所做的功：W=UIt.電熱即電流通過電阻所產(chǎn)生的熱量：Q=I 2Rt由部分電路歐姆定律：U=IR2Rt=QW二Ult=l表明：在純

11、電阻電路中，電功等于電熱.也就是說電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能電功表達(dá)式:W=UIt=I2 2Rt=(U /R)/t電功率的表達(dá)式:P=UI=I2r=U/r(2) 非純電阻電路.如圖所示，電燈L和電動機(jī)M的串聯(lián)電路中，電能各轉(zhuǎn)化成什么能？ 電流通過電燈L時，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為光能.電流通過電動機(jī) 時,電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能.電流通過電動機(jī)M時 電功即電流所做的功(電動消耗的電能):W=UIt 電熱即電流通過電動機(jī)電阻時所產(chǎn)生的熱量：Q=I 2RtW(=UIt)=機(jī)械能 +Q(=|2Rt)UIt,表明：在包含有電動機(jī)，電解槽等非純電阻電路中，電功仍等于電熱仍等于I2Rt .但電功不再等

12、于電熱而是大于電熱了. UIt 電功表達(dá)式：W二UIt工Q=I電功率表達(dá)式：P 二UI工i2r發(fā)熱功率表達(dá)式：p=l2Rm UII2Rt2Rt5、應(yīng)用歐姆定律須注意對應(yīng)性。(1)選定研究對象電阻R后，I必須是通過這只電阻R的電流，U必須是這只電阻R兩端的電壓。該公式只能直接用于純電阻電路， 不能 直接用于含有電動機(jī)、電解槽等用電器的電路。（2）公式選取的靈活性。計算電流，除了用1外，還經(jīng)常用并聯(lián)電路總電流和分電流的關(guān)系：1=11+12計算電壓，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：U=U1+U2 計算電功率，無論串聯(lián)、并聯(lián)還是混聯(lián)，總功率都等于各電阻功率 之和：P二P1+P2

13、 對純電阻電功率的計算有多種方法：P=U|=| 2r=u；以上公式1=11+12、U二U1+U卻P=P 1+ 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，也可以用于交變電流。六、電阻定律1、電阻定律R=PL/S2、電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量.材料的電阻率隨溫度的變化 而改變；某些材料的電阻率會隨溫度的升高而變大（如金屬材料） ; 某些材料的電阻率會隨溫度的升高而減?。ㄈ绨雽?dǎo)體材料、絕緣體 等）；而某些材料的電阻率隨溫度變化極小（如康銅合金材料）3、式中P是比例常數(shù)，它與導(dǎo)體的材料有關(guān)，是一個反映材料導(dǎo)電 性能的物理量，稱為材料的電阻率。（1）電阻率是反映材料導(dǎo)電性能

14、的物理量。（2）單位：歐米（Q- m）4、純金屬的電阻率小，合金的電阻率較大，橡膠的電阻率最大電阻率小用作導(dǎo)電材料，電阻率大的用作絕緣材料.改變電阻可以通過改變導(dǎo)體的長度，改變導(dǎo)體橫截面積或是更換導(dǎo)體 材料等途徑。5、材料的電阻率跟溫度有關(guān)系：各種材料的電阻率都隨溫度而變化.a,金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，用這一特點可制成電阻溫度計（金屬鉑）.b,康銅,錳銅等合金的 電阻率隨溫度變化很小，故常用來制成標(biāo)準(zhǔn)電阻.c,當(dāng)溫度降低到絕 對零度附近時，某些材料的電阻率突然減小到零，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo) 現(xiàn)象,處于這種狀態(tài)的物體叫做超導(dǎo)體七、閉合電路的歐姆定律=U+U，匸亍r或 =IR+Ir，都稱為閉合

15、電路歐姆定律。 :若電源是幾個電池組成的電池組，應(yīng)為整個電池組的r為總內(nèi)阻，R為外電路總電阻，I為電路總電流強(qiáng)度。 =U+U和 =IR+Ir，兩式表示電源使電勢升高等于內(nèi)理解為電源消耗其它形式能使電荷電勢1閉合電路歐姆定律式中：，總電動勢， 應(yīng)注意：外電路上的電勢降落總和，升高。IR、Ir理解為在內(nèi)外電路上電勢降落。（也稱為電壓降） 2.討論路端電壓，電路總電流隨外電路電阻變化而變化的規(guī)律根據(jù)： 二U+U、U =Ir、匸 R + r ,、r 不變RfiI J, Uf、UJ,當(dāng) Rk時，1=0、U=、U =0 （也稱RJt I f, UJ、為斷路時）Uf,當(dāng)R=0時，I二E/r （短路電流強(qiáng)度）

16、u=aU =國23.在閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系 從功率角度討論能量轉(zhuǎn)化更有實際價值 電源消耗功率（有時也稱為電路消耗總功率）:P總= I外電路消耗功率（有時也稱為電源輸出功 率）：P出=UI內(nèi)電路消耗功率（一定是發(fā)熱功率）：P內(nèi)2 匸UI+I r4. 電源輸出功率隨外電路電阻變化關(guān)系、r為定值，R為自變量，P出為因變量。2_P出二UI二R+r RR+r=（R + r）2 R,討論該函數(shù)極值可知，R=r2時，輸出功率有極大值；P出二 石，電源輸出功率與外阻關(guān)系圖象如圖2所示，RV r時，隨R 增大輸出功率增大，R=r輸出功率最大，Rr時，隨R增大，輸出功 率減小。八、多用電表1、多用電表使用注意

17、事項：(1)多用電表在使用前，一定要觀察指針是否指向電流的零刻度。 若有偏差，應(yīng)調(diào)整機(jī)械零點；(2合理選擇電流、電壓擋的量程，使指針盡可能指在表盤中央附近；(3) 測電阻時，待測電阻要與別的元件斷開，切不要用手接觸表筆；(4) 合理選擇歐姆擋的量程，使指針盡可能指在表盤中央附近；(5) 換用歐姆檔的量程時，一定要重新調(diào)整歐姆零點；(6) 要用歐姆檔讀數(shù)時，注意乘以選擇開關(guān)所指的倍數(shù)；(7)或交流電壓最高擋。長期不用，應(yīng)將多用電表中的電池取出。2、歐姆表測量電阻(1) 歐姆表構(gòu)造如圖所示，G是內(nèi)阻為R、滿偏電流為I g的微安表或毫 安表R是調(diào)零電阻，電池的電動勢為 E,內(nèi)阻為r，黑表筆接電池正極

18、，紅表筆接電池負(fù)極.(2) 歐姆表原理歐姆表是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的.當(dāng)紅、黑表筆間接入待測電阻 的電流為I，貝y：應(yīng)當(dāng)注意，歐姆表刻度是不均勻的.RX時，此時通過G表AGT耳鼎表筆實驗完畢，將表筆從插孔中拔出，并將選擇開關(guān)置于“ OFF擋Jg-一1?+ r+氐+&故凡=芋一(說十+尺小九、測電池的電動勢和內(nèi)阻1、實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻目標(biāo)：1.掌握實驗電路、實驗原理及實驗方法.2.學(xué)會用圖象 法處理實驗數(shù)據(jù).原理：根據(jù)閉合電路歐姆定律的不同表達(dá)形式，可以采用下面 幾種不同的方法測E和r(1) 由E=U+Ir知，只要測出U I的兩組數(shù)據(jù)，就可以列出兩個關(guān) 于正、r的方程，從而解出E、r，電路圖如圖所示.(2) 由E= IR+Ir知，測出I、R的兩組數(shù)據(jù)，列出方程解出 Er,電路圖如圖所示.(3) 由正=U+Ur/R,，測出U、R兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于 E r的兩個 方程，電路圖如圖所示.L|i|i(V)(1) HI II I I(2) H I I K數(shù)據(jù)處理 圖象法：以I為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系.據(jù) 實驗數(shù)據(jù)描點.如果發(fā)現(xiàn)個別明顯錯誤的數(shù)據(jù)，應(yīng)該把它剔 除.用直尺畫一條直線，使盡量多的點落