恒定電流-王華

恒定電流復(fù)習(xí)課高二物理主講教師：王華恒一、基本規(guī)律1、部分電路歐姆定律和閉合電路的歐姆定律兩個(gè)歐姆定律是直流電路中的核心部分，是進(jìn)行電路計(jì)算的根據(jù)。（1）部分電路歐姆定律：導(dǎo)體中的電流I跟它兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R反比，即注意：①定律中的三個(gè)物理量U、I、R應(yīng)對(duì)應(yīng)于同一個(gè)研究對(duì)象（同一段導(dǎo)體）；②經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)證明，歐姆定律適用于金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電，即對(duì)純電阻電路適用。③由歐姆定律推導(dǎo)出的公式給出了電阻的定義和測(cè)量電阻的方法。（2）閉合電路歐姆定律①表達(dá)式E=U+U/=U+Ir外電路為純電阻時(shí)E=IR+Ir即閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟閉合電路的總電阻成反比②純電阻電路中路端電壓U隨外電阻R的變化關(guān)系純電阻電路中，路端電壓即：路端電壓U隨外電阻R的增大而增大。外電路斷路時(shí)R→，I0，EU端外電路短路時(shí)R

0，IE/r，U端02、電阻定律實(shí)驗(yàn)表明：在溫度不變時(shí)，導(dǎo)體的電阻R跟導(dǎo)體的長度L成正比，跟導(dǎo)體的橫截面積S成反比，跟導(dǎo)體的材料有關(guān)，即式中的ρ叫金屬材料的電阻率。另外，電阻率與溫度有關(guān)，常見的金屬材料的電阻率都隨溫度的升高而增大。3、電路中的能量關(guān)系電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能，用電器又將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的。轉(zhuǎn)化本領(lǐng)可以用功率表示。(1)區(qū)別幾種功率電源的總功率 P總

=IE；電源的輸出功率 P出=IU；電源內(nèi)部的熱功率 P內(nèi)=I2r。關(guān)系

P總=P出+P內(nèi)。(2)焦耳定律電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q跟電流I的平方成正比，跟導(dǎo)體電阻R成正比，跟通電時(shí)間t成正比，即Q=I2Rt注意：此定律適用于各種電路電流熱效應(yīng)的計(jì)算電功電熱關(guān)系純電阻電路QI2RtWQ非純電阻電路ＷUItQI2RtWQ(3)電功和電熱的區(qū)別電功的計(jì)算W=IUt，電熱的計(jì)算Q=I2Rt，在純電阻電路中，W=Q。在非純電阻電路中，W>Q，二者之差是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能等其它形式能的部分。當(dāng)R=r時(shí)取等號(hào)，此時(shí)上式的分母有最小值，P有最大值，將R=r代入,得(4)電源的輸出功率在純電阻電路中由于P=I2R

，而P0Rr圖即：在純電阻電路中，當(dāng)用一個(gè)固定的電源（即E、r是定值）向變化的外電阻供電時(shí)，輸出的功率有最大值。

4、串并聯(lián)電路特點(diǎn)(1)串聯(lián)電路特點(diǎn)①通過各個(gè)用電器的電流相同：I1I2…InI②串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各個(gè)用電器上的電壓之和：

U

U1U2……Un對(duì)于純電阻電路③串聯(lián)電路的總電阻（等效電阻）等于各個(gè)電阻之和：RR1R2……Rn④各個(gè)電阻上的電壓與電阻的阻值成正比：⑤各個(gè)電阻上消耗的電功率與電阻的阻值成正比：(2)并聯(lián)電路特點(diǎn)①各個(gè)用電器兩端的電壓相同：U1U2…UnU②通過并聯(lián)電路的總電流強(qiáng)度等于通過各個(gè)支路的電流強(qiáng)度之和：I

I1

I2

…

In對(duì)于純電阻電路③并聯(lián)電路的總電阻（等效電阻）的倒數(shù)等于各個(gè)電阻的倒數(shù)之和：④通過各個(gè)電阻的電流與電阻的阻值成反比：I1R1I2R2…InRnU⑤各個(gè)電阻上消耗的功率與電阻的阻值成反比：P1R1P2R2…PnRnU2二、典型問題的分析1、電路結(jié)構(gòu)的分析與簡(jiǎn)化分析復(fù)雜的電路的目標(biāo)是識(shí)別各用電器的串、并聯(lián)關(guān)系，并運(yùn)用等效法簡(jiǎn)化電路，從而畫出清晰明了的等效電路圖．（1）兩種常用的分析方法：①電流分支法a．結(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)：先將各結(jié)點(diǎn)（即三條或三條以上導(dǎo)線的交點(diǎn)）用字母A、B、C、…標(biāo)出．b．判定流向：判斷各電阻或電路元件上的電流方向．c．元件重排：按電流流向，自左到右將各元件及結(jié)點(diǎn)逐一畫出．d．加工整理：將畫出的等效電路圖加工整理成較規(guī)范的形式．②等勢(shì)點(diǎn)排列法a．結(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)：先將各結(jié)點(diǎn)用字母A、B、C、…標(biāo)出．b．結(jié)點(diǎn)排列：判斷各結(jié)點(diǎn)電勢(shì)的高低，將各結(jié)點(diǎn)重新按電勢(shì)高低自左到右順序排列．c．元件歸位：對(duì)照原電路圖，將各個(gè)元件分別接入已排列好的各結(jié)點(diǎn)之間．d．加工整理：將畫出的等效電路圖加工整理成較規(guī)范的形式．（2）注意：①電路中若無電源，可假定電路的某一端接電源正極，另一端接電源負(fù)極．②因?yàn)樵陔娫匆酝獾碾娐分校娏魇菑碾妱?shì)高處流向電勢(shì)低處的，所以可通過比較各結(jié)點(diǎn)的電勢(shì)高低，確定各電阻上的電流方向．③導(dǎo)線的電阻一般可忽略不計(jì)，認(rèn)為其電阻為零，導(dǎo)線上各點(diǎn)電勢(shì)都相等．所以畫等效電路時(shí)，導(dǎo)線可任意伸長、縮短（直至縮為一點(diǎn)），并盡量使導(dǎo)線“橫平豎直”，以顯現(xiàn)出串、并聯(lián)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)．若需要考慮導(dǎo)線的電阻，則應(yīng)在電路圖上，將導(dǎo)線畫成電阻符號(hào)．④一般情況下，電流表、電壓表都當(dāng)作理想電表，即電流表的內(nèi)阻視為零，可等效為一條導(dǎo)線；電壓表的內(nèi)阻視為無窮大，接有電壓表的支路可當(dāng)作斷路．如果考慮電流表、電壓表的內(nèi)阻，則應(yīng)把電表也當(dāng)用電器，畫在等效電路圖上．⑤并聯(lián)電路中接有電容器，只是在充、放電過程中，電路中才有電流；電路穩(wěn)定后，這條支路可當(dāng)作斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可去掉．A1A1RRRA2例1：如圖所示的電路中，3個(gè)電阻的阻值相等，電流表A1、A2和A3的內(nèi)電阻均可忽略，它們的讀數(shù)分別為I1、I2和I3，則I1：I2：I3=_____________。分析：從電路圖的外形看，好像是3個(gè)電阻串聯(lián)，實(shí)際并不是這樣。由于電流表的電阻忽略，相當(dāng)于短路，則電阻的連接方式是3個(gè)電阻并聯(lián)。A1中通過的電流是總電流，A2中通過的電流是右邊兩個(gè)電阻上電流之和，A3中通過的電流是左邊兩個(gè)電阻上的電流之和。由于3個(gè)電阻相同，則I1：I2：I3=3：2：2.例2：如圖所示電路中，R1＝R2＝10Ω，R3＝R4＝R5＝4Ω，R6＝6Ω，R7＝8Ω，則R總＝________Ω。CCCDR1R2R5R3R4R6R7ADCB解：此電路中有四個(gè)節(jié)點(diǎn)：A、B、C、D等效電路如下圖所示求得總電阻為R=4ΩRRRRRRRxRABRRRRx22RRx2R20舍去例3：有一個(gè)網(wǎng)格電路如圖所示，每個(gè)電阻值均為R。則在C、D間接入電阻Rx為多大時(shí)，整個(gè)電路總電阻RAB與網(wǎng)格的數(shù)目無關(guān)。此時(shí)RAB為多大？2、電路的動(dòng)態(tài)分析直流電路中，當(dāng)電源確定以后，電路的變化經(jīng)常由兩種情況引起的第一種是外電路中有一個(gè)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)其滑動(dòng)觸頭滑動(dòng)時(shí)，電路工作狀態(tài)有所變化；第二種是利用電路中閉合和斷開使工作狀態(tài)變化。變化電路中有的物理量保持恒定，有的物理量發(fā)生變化，變化的物理量中可能出現(xiàn)極值。

例4：在如圖所示電路中，當(dāng)滑線變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)向B端移動(dòng)時(shí)，(A)電壓表V的讀數(shù)增大，電流表A的讀數(shù)減??；(B)電壓表V和電流表A的讀數(shù)都增大；(C)電壓表V和電流表A的讀數(shù)都減??；(D)電壓表V讀數(shù)減小，電流表A的讀數(shù)增大。分析：滑動(dòng)觸點(diǎn)向b端移動(dòng)時(shí)，R3阻值增大，外電阻R增大，總電流I則減??；內(nèi)壓降U內(nèi)=Ir減??；路端電壓U=E－U內(nèi)則增大。電壓表的示數(shù)應(yīng)是路端電壓，所以電壓表的讀數(shù)增大。R1上電流I減小，R1兩端電壓則減??；路端電壓增大，它等于R1兩端電壓與R3兩端電壓之和，這樣，R3兩端電壓增大。R3增大，兩端電壓也增大，那R3上的電流的變化不能直接判斷，借助于R2支路，R2上電流增大，但總電流又減小，所以R3上的電流減小，電流表讀數(shù)減小。選項(xiàng)(A)正確。

局部電路變化（電鍵開合，變阻器電阻變化），會(huì)引起整個(gè)電路中各部分電流、電壓變化，此類問題應(yīng)在明確各用電器及電表連接方式的前提下，按局部（R的變化）全局;(I總、U端的變化)局部（的變化）的思維推理進(jìn)行分析。3、電路的計(jì)算例5：一個(gè)燈泡L，標(biāo)有“6V12W”字樣，一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)D，其線圈電阻為2Ω，把L與D并聯(lián)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，燈泡也正常發(fā)光；把L與D串聯(lián)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，燈泡的實(shí)際功率是額定功率的3/4