高二物理__第2章恒定電流復(fù)習(xí)

1、高二物理 第2章恒定電流復(fù)習(xí)一 知識(shí)要點(diǎn)（一）導(dǎo)體中的電場和電流、電動(dòng)勢1.導(dǎo)體中的電場和電流（1） 電源：電源就是把自由電子從正極搬遷到負(fù)極的裝置。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。（在這一過程中，自由電子所受電場力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，故需要電源提供一個(gè)非靜電力的作用，使自由電子在非靜電力的作用下克服電場力做功，從而將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能）（2） 導(dǎo)線中的電場：當(dāng)導(dǎo)線內(nèi)的電場達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)線內(nèi)的電場線保持與導(dǎo)線平行，自由電子只存在定向移動(dòng)。因?yàn)殡姾傻姆植际欠€(wěn)定的，由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場稱恒定電場。（3）電流概念：電荷的定向移動(dòng)形成電流。電流的方向：

2、規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向。定義：通過導(dǎo)體橫截面的電量跟通過這些電量所用的時(shí)間的比值。定義式：單位：安培（A），1 A =103mA = 106µA電流強(qiáng)度是標(biāo)量。電流的種類 直流電：方向不隨時(shí)間而改變的電流。直流電分為恒定電流和脈動(dòng)直流電兩類：其中大小和方向都不隨時(shí)間而改變的電流叫恒定電流；方向不隨時(shí)間改變而大小隨時(shí)間改變的電流叫脈動(dòng)直流電。 交流電：方向和大小都隨時(shí)間做周期變化的電流。2電動(dòng)勢（1）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(dòng)勢越大，電路中每通過1C電量時(shí)，電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的數(shù)值就越多。（2）定義：在電源內(nèi)部非靜電力所做的

3、功W與移送的電荷量q的比值，叫電源的電動(dòng)勢，用E表示。定義式為：E = W/q 注意： 電動(dòng)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(dòng)勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)，電源兩極間的電壓。電動(dòng)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(gè)重要參數(shù) 電動(dòng)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(shí)能輸出的總電荷量。其單位是：A·h，mA·h.注意：對同一種電池來說，體積越大，容量越大，內(nèi)阻越小。（二）部分電路歐姆定律，電路的

4、連接，電功、電功率、電熱，電阻定律1部分電路歐姆定律（1） 電阻（電阻是描述導(dǎo)體的性質(zhì)） 定義：導(dǎo)體兩端的電壓和通過導(dǎo)體中的電流的比值，定義式 R =U/I 物理意義：表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用。 單位：歐姆（） 1M = 103k = 106（2）電壓（又叫電勢差）電流通過電阻R時(shí)，電阻兩端的電勢差值，又叫電勢降落，其大小U =IR。（3）歐姆定律:（反映一段導(dǎo)體電流、電壓、電阻的關(guān)系） 導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。即I=U/R歐姆定律的適應(yīng)范圍：金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液；不含電源的部分電路，即純電阻電路。（4）導(dǎo)體的伏安特性曲線 伏安特性曲線：常用縱坐標(biāo)表示電流I

5、、橫坐標(biāo)表示電壓U，而畫出的IU圖象。 線性元件（伏安特性曲線通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線）和非線性元件（伏安特性曲線通過坐標(biāo)原點(diǎn)的曲線） 實(shí)驗(yàn)：測繪小燈泡的伏安特性曲線 電路連接如圖。變阻器采用限流接法，或分壓接法。分壓接法可以使電壓U能從零開始調(diào)整。（3）決定電阻的因素2電路的連接（1） 串聯(lián)電路電路中各處的電流強(qiáng)度相等。電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和串聯(lián)電路的總電阻，等于各個(gè)電阻之和。電壓分配：功率分配：n個(gè)相同電池（E、r）串聯(lián)：En = nE rn = nr（2）并聯(lián)電路 并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等。 電路中的總電流強(qiáng)度等于各支路電流強(qiáng)度之和。 并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)，等于各個(gè)電

6、阻的倒數(shù)之和。 對兩個(gè)電阻并聯(lián)有：R=R1R2/（R1+R2）電流分配：功率分配：n個(gè)相同電池（E、r）并聯(lián)：En = E rn =r/n討論問題： 幾個(gè)相同的電阻并聯(lián)，總電阻為一個(gè)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(shí)，總電阻將減??； 當(dāng)一個(gè)大電阻與一個(gè)小電阻并聯(lián)時(shí)，總電阻接近小電阻。（3）電壓表和電流表 表頭：表頭就是一個(gè)電阻，同樣遵從歐姆定律，與其他電阻的不同僅在于通過表頭的電流是可以從刻度盤上讀出來的。描述表頭的三個(gè)特征量：電表的內(nèi)阻Rg、滿偏電流Ig、滿偏電壓Ug，它們之間的關(guān)系是Ug=IgRg，

7、因而若已知電表的內(nèi)阻Rg，則根據(jù)歐姆定律可把相應(yīng)各點(diǎn)的電流值改寫成電壓值，即電流表也是電壓表，本質(zhì)上并無差別，只是刻度盤的刻度不同而已。因此，電表若串聯(lián)使用即為電流表，并聯(lián)使用即為電壓表。電表改裝和擴(kuò)程：要抓住問題的癥結(jié)所在，即表頭內(nèi)線圈容許通過的最大電流(Ig)或允許加的最大電壓(Ug)是有限制的。要測量較大的電壓(或電流)怎么辦?- 利用電阻（串聯(lián)、并聯(lián)）來分壓(或分流)。分壓(或分流)電阻的阻值如何確定?-請推導(dǎo)出有關(guān)的公式。3電功、電功率、電熱（1）電功概念：電場力對電荷所做的功，常說成電流的功，簡稱電功。 公式：W =UIt單位：在國際單位制中是焦耳J，實(shí)用單位是度KWh，1KWh=

8、3.6×106J （2） 電功率定義：電流所做的功跟完成這些功所需時(shí)間的比值叫功率。 公式：P =UI 單位：瓦（W） 1KW=103W（3） 電熱（焦耳定律）定義：電流通過導(dǎo)體時(shí)所產(chǎn)生的熱量。 公式：Q =I2Rt（焦耳定律） 單位：焦耳（J）4. 電阻定律（1）電阻定律:同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與導(dǎo)體的長度L成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體的電阻與構(gòu)成它的材料有關(guān)。寫成公式 （2）材料的電阻率（描述導(dǎo)體材料的性質(zhì)），跟材料和溫度有關(guān)；各種材料的電阻率一般隨溫度的變化而變化；對金屬，溫度升高，增大。（3）電阻測量（探究）電路用課本P58圖2。6-2（自己畫出）變阻器采用分壓接法

9、，以便能獲得多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以使R的測量更準(zhǔn)確；電流表采用外接法或內(nèi)接法（根據(jù)實(shí)際情況而定，應(yīng)考慮電流表和電壓表的內(nèi)阻，即電流表的分壓作用和電壓表的分流作用），以減少實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差。（三）閉合電路的歐姆定律1 閉合電路歐姆定律的三種表達(dá)式：E = IR + Ir，E = U內(nèi)+ U外，以及I = E/（R+r）注意：前兩個(gè)表達(dá)式與第三式還是有區(qū)別的。前兩式主要表達(dá)的是因消耗其他形式能量而產(chǎn)生的電勢升高E通過外電路R和內(nèi)電路r而降落。第三式主要回答了電路中的電流與哪些因素有關(guān)。另外，第一式和第三式只適用于外電路是純電阻的條件下，而第二式卻不需要這樣的條件。 閉合電路歐姆定律中的R是外電路的總電阻（

10、負(fù)載）。2. 路端電壓（1）定義：電源兩極間的電壓。又叫外電壓或輸出電壓（2）求法： （限于外電路為純電阻）   3路端電壓與負(fù)載變化的關(guān)系根據(jù)I=E/（R+r）, U內(nèi)=Ir，E=U內(nèi)+U外,當(dāng)E、r一定時(shí)： 外電路電阻劇R(斷路) (短路)4多用電表（1）歐姆表基本構(gòu)造：由電流表、調(diào)零電阻、電池、紅黑表筆組成。（內(nèi)電路請自己畫出）原理：利用閉合電路歐姆定律即可找到I與R的關(guān)系，變形即可得R與I的關(guān)系。注意：歐姆表實(shí)際上是由電流表改裝而成。首先，電流表和電壓表測量的是電壓和電流，故改裝時(shí)不需要提供新的電源，而歐姆表是用電流表來測量電阻，故必須提供一個(gè)電源。其次，由閉合電路歐姆定律，

11、在電路中的電流的大小與電阻又是一一對應(yīng)關(guān)系，且R增大時(shí)，電流減小，故電流表的電流從滿偏至零對應(yīng)于電阻從零到無窮大，只要抓住該對應(yīng)關(guān)系，即可將電流表改裝成歐姆表。（3） 多用電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)：都是在電流表的基礎(chǔ)上增加電路而實(shí)現(xiàn)新的功能。因此電流表是公共部分，要實(shí)現(xiàn)不同的功能只需讓電流表與不同的附加電路相連即可，利用一個(gè)選擇開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)。多用電表的外形圖，由兩部分構(gòu)成，上半部分為表盤，下半部分是選擇開關(guān)，即功能開關(guān)。使用方法：將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電壓檔（V）-測電壓將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電流檔（mA）-測電流將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆檔（）-測電阻歐姆表的使用方法：根據(jù)被測電阻的大致值，將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的倍率上；

12、【注意】歐姆表測電阻時(shí)，指針越接近半偏位置，測量結(jié)果越準(zhǔn)確。調(diào)零：將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使指針0處。測量：將被測電阻跨接在紅、黑表筆間。 讀數(shù)：測量值 = 表盤指針示數(shù)×倍率【注意】不要用手接觸電阻的兩引線；若發(fā)現(xiàn)指針偏角太大或太小應(yīng)換用倍率較小或較大的檔；且每次換檔必需重新調(diào)零。整理：測量完畢，將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到OFF檔或交流最大電壓檔，撥出表筆，若長期不用應(yīng)取出電池。5.測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻 實(shí)驗(yàn)原理：用電流表和電壓表測出電流和路端電壓，再用閉合電路歐姆定律求出電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻。測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻 通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)掌握用圖象處理數(shù)據(jù)，從而測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電

13、阻的方法。 注意事項(xiàng)： 在實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些(或與電池串聯(lián)一個(gè)幾歐的電阻充當(dāng)內(nèi)阻)，這是因?yàn)槁范穗妷篣=E/（1+r/R），當(dāng)rR時(shí)，UE，從而造成U沒有變化，不方便讀數(shù)，也不方便作圖； 實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大，每次讀完立即切斷電源，且最好使，值由大到小順序變化，使實(shí)驗(yàn)過程中E和r的值較穩(wěn)定； 要測出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些。 在畫U-I圖線時(shí)，要盡量使多數(shù)點(diǎn)落在直線上，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不考慮。這樣，就可減小偶然誤差，提高測量精度。干電池內(nèi)阻較小時(shí)U的變化較小，可以通過將I軸向U軸

14、的正方向平移的方法來使圖線更完整，圖線斜率的絕對值仍是電池的內(nèi)阻。 造成實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是未考慮電壓表的分流作用，使得電流表上讀出的數(shù)值比實(shí)際的總電流(即流過電源的電流)要小一些。作圖不準(zhǔn)確也會(huì)造成偶然誤差。 誤差分析： 用電流表和電壓表測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻時(shí)，電流表外接和內(nèi)接兩種情況下電動(dòng)勢的測量值與真實(shí)值、電源內(nèi)阻的測量值與真實(shí)值間的關(guān)系如何? 若采用如圖甲電路時(shí)，根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+Ir，兩次測量的方程為： E測=U1+I1r測 E測=U2+I2r測 解得： 甲 若考慮電流表和電壓表的內(nèi)阻，對圖所示電路應(yīng)用閉合電路歐姆定律有： 式中，E和r為電動(dòng)勢和內(nèi)阻的真實(shí)值。解得： ,

15、比較得：若采用圖乙所示的電路（A與變阻器串聯(lián)）。同樣考慮電流表和電壓表的內(nèi)阻，應(yīng)用閉合電路歐姆定律有：， 乙解得：，比較得：。（四） 簡單的邏輯電路主要應(yīng)了解“與”邏輯、“或”邏輯和“非”邏輯的意義，理解條件與結(jié)果之問的關(guān)系，以及這些邏輯關(guān)系的真值表。關(guān)于如何實(shí)現(xiàn)這些邏輯關(guān)系，則不需要掌握。二. 重、難點(diǎn)突破1. 電解液導(dǎo)電時(shí)，用公式求電流強(qiáng)度時(shí)應(yīng)注意：。由于正負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)，形成的電流方向是一致的，所以。例如：在內(nèi)通過電解槽某一橫截面向右遷移的正離子所帶電量為，向左遷移的負(fù)離子所帶的電量也為，那么，電解槽中電流強(qiáng)度的大小應(yīng)為，而不是。2. 公式是電阻的定義式，而是電阻的決定式，與成

16、正比或與成反比的說法都是錯(cuò)誤的，導(dǎo)體的電阻大小由長度、截面積及材料決定，一旦導(dǎo)體給定，即使它兩端的電壓，它的電阻仍然存在。3. 注意電功和電熱的區(qū)別（注意運(yùn)用能量觀點(diǎn)）（1）純電阻用電器：電流通過用電器以發(fā)熱為目的。如：電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵、白熾燈等。（2）非純電阻用電器：電流通過用電器是以轉(zhuǎn)化為熱能以外的形式的能為目的，發(fā)熱不是目的，而是不可避免的熱能損失。如：電解槽、電動(dòng)機(jī)、日光燈等。在純電阻電路中，電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功等于電熱，即，同理。在非純電阻電路中，電路消耗的電能分為兩部分，一部分轉(zhuǎn)化為熱能，另一部分轉(zhuǎn)化為其它形式的能（如電流通過電動(dòng)機(jī)時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）。這里不再等

17、于，應(yīng)該是，電功就只能用計(jì)算，電熱就只能用計(jì)算。4. 額定功率與實(shí)際功率額定電壓是指用電器在正常工作的條件下應(yīng)加的電壓，在這個(gè)條件下它消耗的功率就是額定功率，流經(jīng)它的電流就是它的額定電流。如果用電器在實(shí)際使用時(shí)，加在其上的實(shí)際電壓不等于額定電壓，它消耗的功率也不再是額定功率，在這種情況下，一般可認(rèn)為用電器的電阻不變（等于額定狀態(tài)下的電阻值），并據(jù)此來進(jìn)行計(jì)算。5. 電源的輸出功率隨外電阻變化的規(guī)律 （1）當(dāng)時(shí)，有最大值： 圖1 （2）當(dāng)時(shí)，隨的增大而增大。 （3）當(dāng)時(shí)，隨的增大而減小。 圖2 與外電阻的上述關(guān)系可用如圖1的圖像直觀像表示。由圖像還可知，對應(yīng)于電源的非最大輸出功率可以有兩個(gè)不同的

18、外電阻和，例如：如圖2所示的電路，已知，電源的輸出功率為，求得的阻值有兩個(gè)值：，。（由）代入數(shù)據(jù)有：，解之得出，。 6. 電源的效率按定義有，可見，當(dāng)增大時(shí)，效率提高。值得指出的是，電源有最大輸出功率時(shí)（時(shí)），電源的效率僅為50%，效率并不高，而效率較高時(shí)，輸出功率可能較小。7. 閉合電路中的幾個(gè)概念及能量關(guān)系：（1）電源的總功率（2）電源內(nèi)部發(fā)熱功率（3）電源的輸出功率（外電路消耗的總功率）【典型例題分析】例1 如圖所示，直線A為電源的路端電壓U與電流I的關(guān)系圖線，直線B是電阻R的兩端電壓U與電流I的關(guān)系圖像，用該電源與電阻R組成閉合電路，電源的輸出功率和電源的效率分別為多少？分析：圖中直線

19、A與B的交點(diǎn)P是電源與電阻R相連的工作狀態(tài)點(diǎn)，從這個(gè)點(diǎn)可知電路工作時(shí)電源的輸出電壓（電阻兩端的電壓）及電路的工作電流，從A在縱軸上的截距可求得電源電動(dòng)勢，利用有關(guān)概念、公式即可求得題中結(jié)果。解答：P點(diǎn)是電路的工作狀態(tài)點(diǎn)，故由圖像得：電源的輸出電壓，電路中的電流強(qiáng)度，據(jù)得電源的輸出功率 又由圖線A與縱軸的交點(diǎn)得所以，電源的效率： 代入數(shù)據(jù)得說明：1. 本題中要能根據(jù)U-I圖線，分別尋出電源電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r以及B線對應(yīng)的電阻R。2. 理解A線與B線交點(diǎn)P的物理意義，不僅能進(jìn)一步理解電源與電阻所發(fā)生的物理現(xiàn)象，而且能簡化解此題的過程。例2 在如圖所示的電路中，電池的電動(dòng)勢E =5V，內(nèi)電阻，固定電

20、阻，是可變電阻，在由零增加到的過程中，求：（1）可變電阻上消耗熱功率最大的條件和最大熱功率；（2）電池的內(nèi)電阻和固定電阻上消耗的最小熱功率之和。分析：當(dāng)電路中可變電阻發(fā)生變化時(shí)，電源的功率、各用電器上的電流強(qiáng)度、電壓、功率都隨之發(fā)生改變，根據(jù)需求的量，列出數(shù)學(xué)表達(dá)式，然后結(jié)合物理量的物理意義，分析數(shù)學(xué)表達(dá)式即可求得。解答：（1）可變電阻上消耗的熱功率由上式可得：當(dāng)時(shí)，有最大值（2）與上消耗的熱功率之和由上式可知，最大時(shí)，最小 即：當(dāng)時(shí)，有最小值說明：1. 物理中求最大值或最小值的思路是：先根據(jù)物理現(xiàn)象列出所求量的數(shù)學(xué)表達(dá)式，掌握其動(dòng)態(tài)變化，然后根據(jù)動(dòng)態(tài)變化的分析找出最大值和最小值的條件，再求最大值或最小值。2. 本題若改為選擇或填空，采用等效思維則可減少解題過程的繁瑣，提高解題速度。如在（1）中，把看成是電源的內(nèi)阻，利用電