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恒定電流電路基本概念和定律一、電流、電阻和電阻定律1.電流:電荷的定向移動(dòng)形成電流.(1)形成電流的條件:內(nèi)因是有自由移動(dòng)的電荷,外因是導(dǎo)體兩端有電勢(shì)差.(2)電流強(qiáng)度:通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量Q與通過(guò)這些電量所用的時(shí)間t的比值。(定義)I=Q/t①I(mǎi)=Q/t;假設(shè)導(dǎo)體單位體積內(nèi)有n個(gè)電子,電子定向移動(dòng)的速率為v,假若導(dǎo)體單位長(zhǎng)度有N個(gè)電子,則I=Nesv.②表達(dá)電流的強(qiáng)弱,是標(biāo)量.但有方向,規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍谕怆娐分姓?/p>
→負(fù),內(nèi)電路中負(fù)
→正③單位是:安、毫安、微安1A=103mA=106μA=4\*GB3④區(qū)分兩種速率:電流傳導(dǎo)速率(等于光速)和電荷定向移動(dòng)速率(機(jī)械運(yùn)動(dòng)速率)。2.電阻、電阻定律(1)電阻:加在導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)導(dǎo)體的電流強(qiáng)度的比值。R=(定義)(比值定義);U-I圖線的斜率導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體自身的性質(zhì)決定的,與U.I無(wú)關(guān).(2)電阻定律:溫度一定期導(dǎo)體的電阻R與它的長(zhǎng)度L成正比,與它的橫截面積S成反比。R=(決定)(3)電阻率:電阻率ρ是反映材料導(dǎo)電性能的物理量,由材料決定,但受溫度的影響.IIOUOIU1212R1<R2R1>R2二、部分電路歐姆定律(1)內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟它的電阻R成反比。(2)公式:(3)合用范圍:合用于金屬導(dǎo)體、電解液導(dǎo)體,不合用于空氣導(dǎo)體和某些半導(dǎo)體器件.(4)圖象:導(dǎo)體的伏安特性曲線-------導(dǎo)體中的電流隨隨導(dǎo)體兩端電壓變化圖線,叫導(dǎo)體的伏安特性曲線。例如U~I圖象。注意:①我們解決問(wèn)題時(shí),一般認(rèn)為電阻為定值,不可由R=U/I認(rèn)為電阻R隨電壓大而大,隨電流大而小.②I、U、R必須是相應(yīng)關(guān)系(相應(yīng)于同一段電路).即I是過(guò)電阻的電流,U是電阻兩端的電壓.三、電功、電功率1.電功:電流做功的實(shí)質(zhì):電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功,(只有力才干做功);電荷的電勢(shì)能其它形式的能。電流做功的過(guò)程是電能其它形式的能的過(guò)程.單位:J;kwh電場(chǎng)力做的功W=qU=UIt=I2Rt=U2t/R(只適于純電阻電路)2.電功率:電流做功的快慢,即電流通過(guò)一段電路電能轉(zhuǎn)化成其它形式能對(duì)電流做功的總功率,P=UI;單位:w;3.焦耳定律:電流通過(guò)一段只有電阻元件的電路時(shí),在t時(shí)間內(nèi)的熱量Q=I2Rt.4.電功率與熱功率之間的關(guān)系純電阻電路中,電功率等于熱功率,非純電阻電路中,電功率只有一部分轉(zhuǎn)化成熱功率.純電阻電路:電路中只有電阻元件,如電熨斗、電爐子等.非純電阻電路:電機(jī)、電風(fēng)扇、電解槽等,其特點(diǎn)是電能只有一部分轉(zhuǎn)化成內(nèi)能.規(guī)律方法(1)用電器正常工作的條件:①用電器兩端的實(shí)際電壓等于其額定電壓.②用電器中的實(shí)際電流等于其額定電流③用電器的實(shí)際電功率等于其額定功率.由于以上三個(gè)條件中的任何一個(gè)得到滿足時(shí),其余兩個(gè)條件必然滿足,因此它們是用電器正常工作的等效條件.(2)用電器接入電路時(shí):①純電阻用電器接入電路中,若無(wú)特別說(shuō)明,應(yīng)認(rèn)為其電阻不變.②用電器實(shí)際功率超過(guò)其額定功率時(shí),認(rèn)為它將被燒毀.串、并聯(lián)及混聯(lián)電路一、串聯(lián)電路①電路中各處電流相同.I=I1=I2=I3=……②串聯(lián)電路兩端的電壓等于各電阻兩端電壓之和.U=U1+U2+U3……③串聯(lián)電路的總電阻等于各個(gè)導(dǎo)體的電阻之和,即R=R1+R2+…+Rn④串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比(串聯(lián)電阻具有分壓作用——制電壓表),即⑤串聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的功率跟它的阻值成正比,即注意:=1\*GB2⑴允許通過(guò)的最大電流=各串聯(lián)電阻額定電流的最上值;允許加的最大電壓=允許通過(guò)的最大電流×R總=2\*GB2⑵電路的總功率=各電阻消耗的功率之和.二、并聯(lián)電路①并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相同.U=U1=U2=U3……②并聯(lián)電路總電路的電流等于各支路的電流之和I=I1+I(xiàn)2+I3=……③并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)之和。n個(gè)相同的電阻R并聯(lián)R總=;總電阻比任一支路電阻小兩個(gè)支路時(shí)R總=特別注意:在并聯(lián)電路中增長(zhǎng)支路條數(shù),總電阻變小三個(gè)支路時(shí)R總=增長(zhǎng)任一支路電阻,總電阻增大④并聯(lián)電路中通過(guò)各個(gè)電阻的電流跟它的阻值成反比(并聯(lián)電阻具有分流作用——改裝電流表),即I1R1=I2R2=…=InRn=U.支路電阻越小,通過(guò)的電流越大。⑤并聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的功率跟它的阻值成反比,即P1R1=P2R2=…=PnRn=U2.注意:=1\*GB2⑴幾條支路并聯(lián),允許加的最大電壓=和支路額定電壓的最小值;總=2\*GB2⑵電路的總功率=各電阻消耗的功率之和閉合電路的歐姆定律一、電源1.電源:是將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的裝置.2.電動(dòng)勢(shì):?jiǎn)挝唬海?。非靜電力搬運(yùn)電荷所做的功跟搬運(yùn)電荷電量的比值,E=W/q。表達(dá)電源把其它形式的能電能本領(lǐng)的大小,等于電路中通過(guò)1C電量時(shí)電源所提供的電能的數(shù)值在數(shù)值上=電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極板間的電壓,內(nèi)外電路上電勢(shì)降落之和E=U外+U內(nèi).3.電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量.要注意電動(dòng)勢(shì)不是電壓;電動(dòng)勢(shì)電勢(shì)差物理意義反映電源內(nèi)部非靜電力做功把其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的情況反映電路中電場(chǎng)力做功把電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的情況定義式E=W/qW為電源的非靜電力把正電荷從電源內(nèi)由負(fù)極移到正極所做的功U=W/qW為電場(chǎng)力把正電荷從電源外部由正極移到負(fù)極所做的功量度式E=IR+Ir=U外+U內(nèi)U=IR測(cè)量動(dòng)用歐姆定律間接測(cè)量用伏特表測(cè)量決定因素與電源的性質(zhì)有關(guān)與電源、電路中的用電器有關(guān)特殊情況當(dāng)電源斷開(kāi)時(shí)路端電壓值=電源的電動(dòng)勢(shì)(I=0)二、閉合電路的歐姆定律(對(duì)于給定電源:一般認(rèn)為E,r不變,但電池用久后,E略變小,r明顯增大。)(1)內(nèi)、外電路①內(nèi)電路:電源兩極(不含兩極)以內(nèi),如電池內(nèi)的溶液、發(fā)電機(jī)的線圈等.內(nèi)電路的電阻叫做內(nèi)電阻r.內(nèi)電路分得的電壓稱(chēng)為內(nèi)電壓,②外電路:電源兩極間涉及用電器和導(dǎo)線等,外電路的電阻叫做外電阻R,外電路分得的電壓稱(chēng)為外電壓(在電閉合電路中兩源兩極的電壓是外電壓)(2)閉合電路的歐姆定律合用條件:純電阻電路①內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比,與內(nèi)、外電路的電阻之和成反比,即I=E/(R+r)研究閉合電路,重要物理量有E、r、R、I、U,前兩個(gè)是常量,后三個(gè)是變量。②表達(dá)形式:③討論:1外電路斷開(kāi)時(shí)(I=0),路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)(即U=E);而這時(shí)用電壓表測(cè)量時(shí),其讀數(shù)略小于電動(dòng)勢(shì)(有薄弱電流)2外電路短路時(shí)(R=0,U=0)電流最大I短=E/r(一般不允許這種情況,會(huì)把電源燒壞)(3)路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系①路端電壓:外電路的電勢(shì)降落,也就是外電路兩端的電壓.U=E-Ir,路端電壓隨著電路中電流的增大而減小;路端電壓隨外電阻變化的情況:R↓→I↑→U↓,反之亦然。②電源的外特性曲線——路端電壓U隨電流I變化的圖象:(U一I關(guān)系圖線)圖象的函數(shù)表達(dá):U=E-Ir當(dāng)外電路斷路時(shí)(即R→∞,I=0),縱軸上的截距表達(dá)電源的電動(dòng)勢(shì)E(E=U端);當(dāng)外電路短路時(shí)(R=0,U=0),橫坐標(biāo)的截距表達(dá)電源的短路電流I短=E/r;圖線的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)電阻.某點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)值的乘積為電源的輸出功率,在圖中的那塊矩形的“面積”表達(dá)電源的輸出功率,該直線上任意一點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表達(dá)該狀態(tài)時(shí)外電阻的大小;當(dāng)U=E/2(即R=r)時(shí),P出最大。η=50%注意:坐標(biāo)原點(diǎn)是否都從零開(kāi)始:若縱坐標(biāo)上的取值不從零開(kāi)始取,則該截距不表達(dá)短路電流。(4).閉合電路的輸出功率①電源的總功率:P總=IE=IU外十IU內(nèi)=IU+I(xiàn)2r,(閉合電路中內(nèi)、外電路的電流相等,所以由E=U外+U內(nèi))②電源的輸出功率與電路中電流的關(guān)系:P=U×I;當(dāng)I↑時(shí)U↓,當(dāng)I↓時(shí)U↑,表白UI有極值存大。當(dāng)時(shí),電源的輸出功率最大,③電源的輸出功率與外電路電阻的關(guān)系:(等效于如圖所示的電路)當(dāng)R=r時(shí)(I=E/2r),電源有最大輸出功率:結(jié)論:當(dāng)外電路的電阻等于電源的內(nèi)阻時(shí),電源的輸出功率最大。要使電路中某電阻R的功率最大;條件R=電路中其余部分的總電阻例:電阻R的功率最大條件是:R=R0+r輸出功率隨外電阻R變化的圖線(如圖所示);由圖象可知,=1\*ROMANI.相應(yīng)于電源的非最大輸出功率P可以有兩個(gè)不同的外電阻Rl和R2,不難證明.=2\*ROMANII.當(dāng)R<r時(shí),若R增大,則P出增大;當(dāng)R>r時(shí),若R增大,則P出減小.=4\*GB3④電源內(nèi)阻上的熱功率:P內(nèi)=U內(nèi)I=I2r。=5\*GB3⑤電源的供電效率當(dāng)電源的輸出功率達(dá)最大時(shí),η=50%。(5)電源的外特性曲線和導(dǎo)體的伏安特性曲線=1\*GB2⑴聯(lián)系:它們都是電壓和電流的關(guān)系圖線;=2\*GB2⑵區(qū)別:它們存在的前提不同,遵循的物理規(guī)律不同,反映的物理意義不同;=1\*GB3①電源的外特性曲線:在電源的電動(dòng)勢(shì)用內(nèi)阻r一定的條件下,通過(guò)改變外電路的電阻R使路端電壓U隨電流I變化的圖線,遵循閉合電路歐姆定律。U=E-Ir,圖線與縱軸的截距表達(dá)電動(dòng)勢(shì)E,斜率的絕對(duì)值表達(dá)內(nèi)阻r。=2\*GB3②導(dǎo)體的伏安特性曲線:在給定導(dǎo)體(電阻R)的條件下,通過(guò)改變加在導(dǎo)體兩端的電壓而得到的電流I隨電壓U變化的圖線;UoUoIEU0M(I0,U0βαbaNI0Im圖線斜率的倒數(shù)值表達(dá)導(dǎo)體的電阻R。右圖中a為電源的U-I圖象;b為外電阻的U-I圖象;兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表達(dá)該電阻接入電路時(shí)電路的總電流和路端電壓;該點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形的面積表達(dá)輸出功率;a的斜率的絕對(duì)值表達(dá)內(nèi)阻大小;b的斜率的絕對(duì)值表達(dá)外電阻的大小;當(dāng)兩個(gè)斜率相等時(shí)(即內(nèi)、外電阻相等時(shí)圖中矩形面積最大,即輸出功率最大(可以看出當(dāng)時(shí)路端電壓是電動(dòng)勢(shì)的一半,電流是最大電流的一半)。導(dǎo)體的伏安特性曲線-------導(dǎo)體中的電流隨隨導(dǎo)體兩端電壓變化圖線,叫導(dǎo)體的伏安特性曲線。區(qū)分三種圖線:電源的外特性曲線——路端電壓U隨電流I變化的圖象:(U一I關(guān)系圖線)輸出功率隨外電阻R變化的圖線規(guī)律方法1、電路結(jié)構(gòu)分析電路的基本結(jié)構(gòu)是串聯(lián)和并聯(lián),分析混聯(lián)電路常用的方法是:節(jié)點(diǎn)法:把電勢(shì)相等的點(diǎn),看做同一點(diǎn).回路法:按電流的途徑找出幾條回路,再根據(jù)串聯(lián)關(guān)系畫(huà)出等效電路圖,從而明確其電路結(jié)構(gòu)其普遍規(guī)律是:=1\*GB3①凡用導(dǎo)線直接連接的各點(diǎn)的電勢(shì)必相等(涉及用不計(jì)電阻的電流表連接的點(diǎn))。=2\*GB3②在外電路,沿著電流方向電勢(shì)減少。=3\*GB3③凡接在同樣兩個(gè)等勢(shì)點(diǎn)上的電器為并聯(lián)關(guān)系。=4\*GB3④不加聲明的情況下,不考慮電表對(duì)電路的影響。2、電表的改裝:電流計(jì)改裝成各種表,關(guān)健在于原理(1)靈敏電流表(也叫靈敏電流計(jì)):符號(hào)為G,用來(lái)測(cè)量薄弱電流,電壓的有無(wú)和方向.其重要參數(shù)有三個(gè):一方面要知:微安表的內(nèi)阻Rg、滿偏電流Ig、滿偏電壓Ug。滿偏電流Ig即靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電流,也叫靈敏電流表的電流量程.滿偏電壓Ug靈敏電流表通過(guò)滿偏電流時(shí)加在表兩端的電壓.以上三個(gè)參數(shù)的關(guān)系Ug=IgRg.其中Ig和Ug均很小,所以只能用來(lái)測(cè)量薄弱的電流或電壓.采用半偏法先測(cè)出表的內(nèi)阻;最后要對(duì)改裝表進(jìn)行較對(duì)。(2)半值分流法(也叫半偏法)測(cè)電流表的內(nèi)阻,其原理是:當(dāng)S1閉合、S2打開(kāi)時(shí):當(dāng)S2再閉合時(shí):,聯(lián)立以上兩式,消去E可得:得:可見(jiàn):當(dāng)R1>>R2時(shí),有:(3)電流表:符號(hào)A,用來(lái)測(cè)量電路中的電流,并聯(lián)電阻分流原理.如圖所示為電流表的內(nèi)部電路圖,設(shè)電流表量程為I,擴(kuò)大量程的倍數(shù)n=I/Ig,由并聯(lián)電路的特點(diǎn)得:(n為量程的擴(kuò)大倍數(shù))內(nèi)阻,由這兩式子可知,電流表量程越大,Rg越小,其內(nèi)阻也越小.(4)電壓表:符號(hào)V,用來(lái)測(cè)量電路中兩點(diǎn)之間的電壓.串聯(lián)電阻分壓原理如圖所示是電壓表內(nèi)部電路圖.設(shè)電壓表的量程為U,擴(kuò)大量程的倍數(shù)為n=U/Ug,由串聯(lián)電路的特點(diǎn),得:(n為量程的擴(kuò)大倍數(shù))電壓表內(nèi)阻,由這兩個(gè)式子可知,電壓表量程越大,分壓電阻就越大,其內(nèi)阻也越大.(5)改為歐姆表的原理兩表筆短接后,調(diào)節(jié)Ro使電表指針滿偏,得Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被測(cè)電阻Rx后通過(guò)電表的電流為Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)?
由于Ix與Rx相應(yīng),因此可指示被測(cè)電阻大?。?)非抱負(fù)電表對(duì)電路的影響不能忽略,解題時(shí)應(yīng)把它們看作是能顯示出自身電壓或電流的電阻器.①用電壓表測(cè)得的電壓事實(shí)上是被測(cè)電路與電壓表并聯(lián)后兩端的電壓,由于電壓表內(nèi)阻不也許無(wú)限大,因此測(cè)得的電壓總比被測(cè)電路兩端的實(shí)際電壓小,表的內(nèi)阻越大,表的示數(shù)越接近于實(shí)際電壓值.②用電流表測(cè)得的電流,實(shí)質(zhì)上是被測(cè)量的支路(或干路)串聯(lián)一個(gè)電阻(即電流表內(nèi)阻)后的電流.因此,電流表內(nèi)阻越小,表的示數(shù)越接近于真實(shí)值.規(guī)律方法1、動(dòng)態(tài)電路的分析與計(jì)算(高考熱點(diǎn))動(dòng)態(tài)電路變化的分析是根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)電路的性質(zhì),來(lái)分析電路中某一電阻變化而引起的整個(gè)電路中各部分電學(xué)量的變化情況,常見(jiàn)方法如下:(1)程序法:基本思緒是“部分→整體→部分”部分電路歐姆定律各部分量的變化情況局部變化R總I總先討論電路中不變部分(如:r)最后討論變化部分局部變化再討論其它(2)直觀法:即直接應(yīng)用“部分電路中R、I、U的關(guān)系”中的兩個(gè)結(jié)論。=1\*GB3①任一個(gè)R增必引起通過(guò)該電阻的電流減小,其兩端電壓UR增長(zhǎng).(局部電阻自身電流、電壓)=2\*GB3②任一個(gè)R增必引起與之并聯(lián)支路電流I并增長(zhǎng);與之串聯(lián)支路電壓U串減小(稱(chēng)串反并同法)總結(jié)規(guī)律如下:①總電路上R增大時(shí)總電流I減小,路端電壓U增大;②變化電阻自身和總電路變化規(guī)律相同;③和變化電阻有串聯(lián)關(guān)系(通過(guò)變化電阻的電流也通過(guò)該電阻)的看電流(即總電流減小時(shí),該電阻的電流、電壓都減?。?;④和變化電阻有并聯(lián)關(guān)系的(通過(guò)變化電阻的電流不通過(guò)該電阻)看電壓(即路端電壓增大時(shí),該電阻的電流、電壓都增大)。(3)極限法:即因變阻器滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題,可將變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去討論。(4)特殊值法:對(duì)于某些雙臂環(huán)路問(wèn)題,可以采用代入特殊值去鑒定,從而找出結(jié)論。當(dāng)R=r時(shí),電源輸出功率最大為Pmax=E2/4r而效率只有50%,2、電路故障分析與黑盒子問(wèn)題閉合電路黑盒。其解答環(huán)節(jié)是:①將電勢(shì)差為零的兩接線柱短接,假如黑盒內(nèi)只有電阻,分析時(shí),從阻值最小的兩點(diǎn)間開(kāi)始。②在電勢(shì)差最大的兩接線柱間畫(huà)電源③根據(jù)題給測(cè)試結(jié)果,分析計(jì)算各接線柱之間的電阻分派,并將電阻接在各接線柱之間。=4\*GB3④斷路點(diǎn)的鑒定:當(dāng)由純電阻組成的串聯(lián)電路中僅有一處發(fā)生斷路故障時(shí),用電壓表就可以方便地鑒定斷路點(diǎn):凡兩端電壓為零的用電器或?qū)Ь€是無(wú)端障的;兩端電壓等于電源電壓的用電器或?qū)Ь€發(fā)生了斷路。3、電路中的能量關(guān)系的解決要搞清以下概念:(1)電源的功率。電源消耗的功率、化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓β?、整個(gè)電路消耗的功率都是指εI或I2(R外+r)(2)電源的輸出功率、外電路消耗的功率都是指:IU或Iε一I2r或I2R外(3)電源內(nèi)阻消耗的功率:I2r(4)整個(gè)電路中P電源=P外十P內(nèi)4、含電容器電路的分析與計(jì)算電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的元件.在直流電路中,當(dāng)電容器充放電時(shí),電路里有充放電電流,一旦電路達(dá)成穩(wěn)定狀態(tài),電容器在電路中就相稱(chēng)于一個(gè)阻值無(wú)限大(只考慮電容器是抱負(fù)的不漏電的情況)的元件,在電容器處電路看作是斷路,簡(jiǎn)化電路時(shí)可去掉它.簡(jiǎn)化后若規(guī)定電容器所帶電荷量時(shí),可在相應(yīng)的位置補(bǔ)上.分析和計(jì)算具有電容器的直流電路時(shí),需注意以下幾點(diǎn):(1)電路穩(wěn)定后,由于電容器所在支路無(wú)電流通過(guò).所以在此支路中的電阻上無(wú)電壓降,因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓.(2)當(dāng)電容器和用電器并聯(lián)后接入電路時(shí),電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)用電器兩端的電壓相等.(3)電路的電流、電壓變化時(shí),將會(huì)引起電容器的充(放)電.假如電容器兩端電壓升高,電容器將充電,假如電壓減少,電容器將通過(guò)與它并聯(lián)的電路放電.電容器兩根引線上的電流方向總是相同的,所以要根據(jù)正極板電荷變化情況來(lái)判斷電流方向。⑷假如變化前后極板帶電的電性相同,那么通過(guò)每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量的差;假如變化前后極板帶電的電性改變,那么通過(guò)每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量之和。電學(xué)實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題(一)測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(1)直接法:外電路斷開(kāi)時(shí),用電壓表測(cè)得的電壓U為電動(dòng)勢(shì)E;U=E(2)通用方法:伏安法測(cè)要考慮表自身的電阻,有內(nèi)外接法;=1\*GB3①單一組數(shù)據(jù)計(jì)算,誤差較大=2\*GB3②應(yīng)當(dāng)測(cè)出多組(u,I)值,最后算出平均值=3\*GB3③作圖法解決數(shù)據(jù),(u,I)值列表,在u--I圖中描點(diǎn),最后由u--I圖線求出較精確的E和r。(3)特殊方法(一)即計(jì)算法:畫(huà)出各種電路圖(一個(gè)電流表和兩個(gè)定值電阻)(一個(gè)電流表及一個(gè)電壓表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器)(一個(gè)電壓表和兩個(gè)定值電阻)(二)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)ε和內(nèi)阻r有甲(內(nèi)接)、乙(外接)兩種接法,如圖甲法中:不考慮電流表分壓的影響,但是要考慮電壓表分流。所測(cè)得ε和r都比真實(shí)值小,ε/r測(cè)=ε測(cè)/r真;乙法中:不考慮電壓表分流的影響,但是要考慮電流表分壓。ε測(cè)=ε真,且r測(cè)=r+rA。(三)電源電動(dòng)勢(shì)ε也可用兩阻值不同的電壓表A、B測(cè)定,單獨(dú)使用A表時(shí),讀數(shù)是UA,單獨(dú)使用B表時(shí),讀數(shù)是UB,用A、B兩表測(cè)量時(shí),讀數(shù)是U,則ε=UAUB/(UA-U)。結(jié)論:電源內(nèi)阻小的時(shí)候,用內(nèi)接法;用外接法測(cè)的誤差總比內(nèi)接法測(cè)來(lái)得大。測(cè)電源內(nèi)阻用內(nèi)接法如圖甲;測(cè)電動(dòng)勢(shì)用外接法,如圖乙。電阻的測(cè)量=1\*GB3①伏安法測(cè):要考慮表自身的電阻,有內(nèi)外接法;多組(u,I)值,列表由u--I圖線求。如何用作圖法解決數(shù)據(jù)=2\*GB3②歐姆表測(cè):測(cè)量原理兩表筆短接后,調(diào)節(jié)Ro使電表指針滿偏,得Ig=E/(r+Rg+Ro)?
接入被測(cè)電阻Rx后通過(guò)電表的電流為Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)?
由于Ix與Rx相應(yīng),因此可指示被測(cè)電阻大小使用方法:機(jī)械調(diào)零、選擇量程(大到?。?、歐姆調(diào)零、測(cè)量讀數(shù)時(shí)注意擋位(即倍率)、撥off擋。
注意:測(cè)量電阻時(shí),要與原電路斷開(kāi),選擇量程使指針在中央附近,每次換擋要重新短接歐姆調(diào)零。=3\*GB3③電橋法測(cè):=4\*GB3④半偏法測(cè)表電阻:斷s2,調(diào)R1使表滿偏;閉s2,調(diào)R2使表半偏.則R表=R2;GGR2S2R1S1R1SVR2電學(xué)實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題(二)電阻的測(cè)量電路設(shè)計(jì)的基本原則是:安全性好,誤差小,儀器少,耗電少,操作方便.實(shí)驗(yàn)電路----可分為兩部分:測(cè)量電路和供電電路.一、測(cè)量電路兩種方法(內(nèi)、外接法)記憶決調(diào)“內(nèi)”字里面有一個(gè)“大”字類(lèi)型電路圖R測(cè)與R真比較條件計(jì)算比較:知RvRA及Rx大體值時(shí)內(nèi)AAVR大R測(cè)==RX+RA>RX適于測(cè)大電阻Rx>外AVAVRx小R測(cè)=<Rx適于測(cè)小電阻RX<測(cè)量電路(內(nèi)、外接法)有三種方法=1\*GB3①直接比較法:Rx與Rv、RA粗略比較:當(dāng)Rx>>RA時(shí)用內(nèi)接法,當(dāng)Rx<<Rv時(shí)用外接法.=2\*GB3②臨界值計(jì)算法(計(jì)算比較法):Rx與(為臨界值)比較:當(dāng)時(shí)內(nèi)、外接法均可.當(dāng),(即Rx為大電阻)時(shí)用內(nèi)接法;當(dāng)時(shí),用電流表內(nèi)接法.當(dāng)(即Rx為小電阻)時(shí)用外接法;當(dāng)時(shí),用電流表外接法;=3\*GB3③測(cè)試判斷法(實(shí)驗(yàn)判斷法):當(dāng)Rx,RA,Rv大約值都不清楚時(shí)用此法.“誰(shuí)變化大,電阻就與誰(shuí)近”如圖所示,將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S分別接觸a點(diǎn)和b點(diǎn),與a接時(shí)(I1;u1);與b接時(shí)(I2;u2)若I有較大變化(即)說(shuō)明v有較大電流通過(guò)(分流影響較大),采用內(nèi)接法若u有較大變化(即)說(shuō)明A有較強(qiáng)的分壓作用(分壓影響較大),采用外接法說(shuō)明:在測(cè)定金屬電阻率電路中,由于電阻絲電阻較小,所以實(shí)驗(yàn)室采用電流表外接法;在測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,通常只采用電流表內(nèi)接法.(對(duì)R來(lái)說(shuō))二、供電電路(限流式、調(diào)壓式)電路由測(cè)量電路和供電電路兩部分組成,其組合以減小誤差,調(diào)整解決數(shù)據(jù)兩方便電路圖電壓變化范圍電流變化范圍優(yōu)勢(shì)選擇方法限流~E~電路簡(jiǎn)樸附加功耗小Rx比較小、R滑比較大,R滑全>n倍的Rx通電前調(diào)到最大調(diào)壓0~E0~電壓變化范圍大規(guī)定電壓連續(xù)可調(diào)并從0開(kāi)始變化Rx比較大、R滑比較小R滑全>Rx/2通電前調(diào)到最小以“供電電路”來(lái)控制“測(cè)量電路”:采用“以小控大、以大控小”的原則R滑唯一:比較R滑與Rx控制電路Rx<R滑<10Rx限流方式分壓接法R滑≈Rx兩種均可,從節(jié)能角度選限流R滑不唯一:實(shí)難規(guī)定擬定控制電路R滑實(shí)驗(yàn)規(guī)定:=1\*GB3①負(fù)載兩端電壓變化范圍大。=2\*GB3②負(fù)載兩端電壓規(guī)定從0開(kāi)始變化。=3\*GB3③電表量程較小而電源電動(dòng)勢(shì)較大。有以上3種規(guī)定都采用調(diào)壓供電。無(wú)特殊規(guī)定都采用限流供電特殊問(wèn)題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及電阻允許通過(guò)的最大電流值來(lái)反復(fù)推敲,以便能減小誤差的連接方式為好.電路設(shè)計(jì)具有培養(yǎng)和檢查發(fā)明性思維能力、分析綜合能力以及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ榷喾矫娴哪芰Φ奶攸c(diǎn),它涉及測(cè)量電阻值Rx、電阻率ρ,電功率p和電源電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r.有下列幾種情況的一定要用分壓法:(1)被調(diào)節(jié)的用電器的電壓或電流一定要從0開(kāi)始連續(xù)調(diào)節(jié)(2)采用限流電路時(shí),電路中的最小電流仍超過(guò)電表量程或超過(guò)元件允許的最大電流時(shí)(3)在給予的滑動(dòng)變阻器的電阻遠(yuǎn)小于用電器的電阻時(shí)在可用分壓法也可用限流法時(shí),用限流法一般節(jié)省能耗,連線方便。但是在不強(qiáng)調(diào)能耗的情況下,絕大多數(shù)都可用分壓法。分壓法更要考慮變阻器的最大電流不得超過(guò)其限度二、選實(shí)驗(yàn)試材(儀表)選用和電路實(shí)物圖連接,(1)儀器的選擇一般應(yīng)考慮三方面因素:(原則:表不超程、電器不超壓)=1\*GB3①安全因素,如通過(guò)電源和電阻的電流不能超過(guò)其允許的最大電流.=2\*GB3②誤差因素,如選用電表量程應(yīng)考慮盡也許減小測(cè)量值的相對(duì)誤差;選量程的原則:電壓表、電流表盡也許使指針接近滿刻度的中間量程,其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的1/3~2/3之間;使用歐姆表測(cè)電阻時(shí)宜選用指針盡也許在中間刻度附近的倍率擋位.選擇滑動(dòng)變阻器要考慮它的額定電流,然后對(duì)采用分壓法的滑動(dòng)變阻器選總阻值較小的,對(duì)采用限流法的滑動(dòng)變阻器的總阻值選比電路中的電阻稍大些為好。對(duì)于滑動(dòng)頭稍有移動(dòng),使電流、電壓有很大變化的,不宜采用。=3\*GB3③便于操作,如選用滑動(dòng)變阻器時(shí)應(yīng)考慮對(duì)外供電電壓的變化范圍既能滿足實(shí)驗(yàn)規(guī)定,又便于調(diào)節(jié),滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)用到大部分電阻線,否則不便于操作.方法:先估算電路中最大值,初定儀器的規(guī)格和接法;再算的變化范圍,擬定限流還是調(diào)壓供電,和滑動(dòng)變阻器規(guī)格。(2)選擇儀器的一般環(huán)節(jié)是:根據(jù)實(shí)驗(yàn)規(guī)定設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)電路;根據(jù)電路選擇滑動(dòng)變阻器;選定電源,選擇電壓表和電流表以及所用的量程.(3)連接實(shí)物圖的基本方法是:按題設(shè)實(shí)驗(yàn)規(guī)定先畫(huà)電路圖,能把實(shí)物組裝連接成實(shí)驗(yàn)電路。連接各元件(按先串再并的連線順序);精心按排操作環(huán)節(jié),過(guò)程中需要測(cè)?物理量,結(jié)果表達(dá)式中各符號(hào)的含義.①畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖;②分析各元件連接方式(先串再并的連線順序),明確電表量程;③畫(huà)線連接各元件,一般先從電源正極開(kāi)始,到開(kāi)關(guān),再到滑動(dòng)變阻器等,先畫(huà)主電路,正極開(kāi)始按順序以單線連接方式將主電路元件依次串聯(lián),后把并聯(lián)無(wú)件并上。(按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái);另一方面將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去);畫(huà)線連接各元件,鉛筆先畫(huà),查實(shí)無(wú)誤后,用鋼筆填。連接完畢,應(yīng)進(jìn)行檢查,檢查電路也應(yīng)對(duì)照電路圖按照連線的方法和順序進(jìn)行.(4)注意事項(xiàng):表的量程選對(duì),正負(fù)極不能接錯(cuò);導(dǎo)線應(yīng)接在接線柱上,且不能分叉;不能用鉛筆畫(huà)用伏安法測(cè)小電珠的伏安特性曲線:測(cè)量電路用外接法,供電電路用調(diào)壓供電。(5)實(shí)物圖連線技術(shù)無(wú)論是分壓接法還是限流接法都應(yīng)當(dāng)先把伏安法部分接好;即:先接好主電路(供電電路).對(duì)限流電路,只需用筆畫(huà)線當(dāng)作導(dǎo)線,從電源正極開(kāi)始,把電源、電鍵、滑動(dòng)變阻器、伏安法四部分依次串聯(lián)起來(lái)即可(注意電表的正負(fù)接線柱和量程,滑動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)到阻值最大處)。對(duì)分壓電路,應(yīng)當(dāng)先把電源、電鍵和滑動(dòng)變阻器的所有電阻絲三部分用導(dǎo)線連接起來(lái),然后在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩端之中任選一個(gè)接頭,比較該接頭和滑動(dòng)觸頭兩點(diǎn)的電勢(shì)高低,根據(jù)伏安法部分電表正負(fù)接線柱的情況,將伏安法部分接入該兩點(diǎn)間。實(shí)物連線的總思緒畫(huà)出電路圖→分壓(滑動(dòng)變阻器的下兩個(gè)接線柱一定連在電源和電鍵的兩端)電表的正負(fù)接線柱連滑動(dòng)變阻器→限流(一般連上一接線柱和下一接線柱)→連接總回路:總開(kāi)關(guān)一定接在干路中abA1abA1APEr補(bǔ)充:滑動(dòng)變阻器的兩種特殊接法(要特別引起重視):⑴右圖電路中,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P從a端滑向b端的過(guò)程中,到達(dá)中點(diǎn)位置時(shí)外電阻最大,總電流最小。所以電流表A的示數(shù)先減小后增大;可以證明:A1的示數(shù)一直減小,而A2的示數(shù)一直增大。IIRXabUPIXI/r⑵右圖電路中,設(shè)路端電壓U不變。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P從a端滑向b端的過(guò)程中,總電阻逐漸減?。豢傠娏鱅逐漸增大;RX兩端的電壓逐漸增大,電流IX也逐漸增大(這是實(shí)驗(yàn)中常用的分壓電路的原理);滑動(dòng)變阻器r左半部的電流I/先減小后增大。在”伏安法測(cè)電阻”和“伏安法測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中,一般選用總阻值較小的滑動(dòng)變阻器,前者可方便調(diào)節(jié),由于電阻絲的電阻很小;后者可減少誤差,由于它與大阻值的電壓表并聯(lián),使流過(guò)電壓表的電流較小,電流表測(cè)的值更接近干路上的總電流。此外這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的電壓與電流都不大,電表量程一般?。砎與0.6A的量程。電路故障問(wèn)題的分類(lèi)解析1.常見(jiàn)的故障現(xiàn)象斷路:是指電路兩點(diǎn)間(或用電器兩端)的電阻無(wú)窮大,此時(shí)無(wú)電流通過(guò),若電源正常時(shí),即用電壓表兩端并聯(lián)在這段電路(或用電器)上,指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),則該段電路斷路,如電路中只有該一處斷路,整個(gè)電路的電勢(shì)差所有降落在該處,其它各處均無(wú)電壓降落(即電壓表不偏轉(zhuǎn))。短路:是指電路兩點(diǎn)間(或用電器兩端)的電阻趨于零,此時(shí)電路兩點(diǎn)間無(wú)電壓降落,用電器實(shí)際功率為零(即用電器不工作或燈不亮,但電源易被燒壞)2.檢查電路故障的常用方法電壓表檢查法:當(dāng)電路中接有電源時(shí),可以用電壓表測(cè)量各部分電路上的電壓,通過(guò)對(duì)測(cè)量電壓值的分析,就可以擬定故障。在用電壓表檢查時(shí),一定要注意電壓表的極性對(duì)的和量程符合規(guī)定。電流表檢查法:當(dāng)電路中接有電源時(shí),可以用電流表測(cè)量各部分電路上的電流,通過(guò)對(duì)測(cè)量電流值的分析,就可以擬定故障。在用電流表檢查時(shí),一定要注意電流表的極性對(duì)的和量程符合規(guī)定。歐姆表檢查法:當(dāng)電路中斷開(kāi)電源后,可以運(yùn)用歐姆表測(cè)量各部分電路的電阻,通過(guò)對(duì)測(cè)量電阻值的分析,就可以擬定故障。在用歐姆表檢查時(shí),一定要注意切斷電源。試電筆檢查法:對(duì)于家庭用電線路,當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),可以運(yùn)用試電筆進(jìn)行檢查。在用試電筆檢查電路時(shí),一定要用手接觸試電筆的上金屬體。電學(xué)實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題(三)多用電表的使用與讀數(shù)1.多用電表的讀數(shù)電流表、電壓表的刻度是均勻的,讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意量程;歐姆表的刻度是不均勻的,讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意乘倍率。2.多用電表使用的幾個(gè)注意事項(xiàng)(1)電流的流向:由于使用多用電表時(shí)不管測(cè)量什么,電流都要從電表的“+”插孔(紅表筆)流入,從“-”插孔(黑表筆)流出,所以使用歐姆擋時(shí),多用電表內(nèi)部電池的正極接的是黑表筆,負(fù)極接的是紅表筆。(2)要區(qū)分“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”:“機(jī)械零點(diǎn)”在表盤(pán)刻度左側(cè)“0”位置,斷電的時(shí)候用表盤(pán)下邊中間的指針定位螺絲調(diào)整;“歐姆零點(diǎn)”在表盤(pán)刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置,打開(kāi)電源表筆短接用歐姆調(diào)零旋鈕調(diào)整。(3)測(cè)電阻時(shí)每變換一次擋位,都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。(4)選倍率:測(cè)量前應(yīng)根據(jù)估計(jì)阻值選用適當(dāng)?shù)膿跷?。由于歐姆擋的刻度不均勻,使用歐姆擋測(cè)電阻時(shí),指針偏轉(zhuǎn)過(guò)大或過(guò)小都有較大誤差,通常只使用表盤(pán)中間的一段刻度范圍。(5)測(cè)電阻時(shí)要將電阻與其他元件斷開(kāi)。測(cè)電阻時(shí)不要用手接觸多用電表的表筆。(6)多用電表使用完畢應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)旋至“OFF”擋或交流電壓最高擋。
電路習(xí)題1.(2023·北京理綜)如圖所示,其中電流表A的量程為0.6A,表盤(pán)均勻劃分為30個(gè)小格,每一小格表達(dá)0.02A;R1的阻值等于電流表內(nèi)阻的eq\f(1,2);R2的阻值等于電流表內(nèi)阻的2倍.若用電流表A的表盤(pán)刻度表達(dá)流過(guò)接線柱1的電流值,則下列分析對(duì)的的是()A.將接線柱1、2接入電路時(shí),每一小格表達(dá)0.04AB.將接線柱1、2接入電路時(shí),每一小格表達(dá)0.02AC.將接線柱1、3接入電路時(shí),每一小格表達(dá)0.06AD.將接線柱1、3接入電路時(shí),每一小格表達(dá)0.01A含容電路問(wèn)題2.(2023·全國(guó)卷Ⅱ)阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路。開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)且電流穩(wěn)定期,C所帶的電荷量為Q1;閉合開(kāi)關(guān)S,電流再次穩(wěn)定后,C所帶的電荷量為Q2。Q1與Q2的比值為()A.eq\f(2,5)B.eq\f(1,2)C.eq\f(3,5)D.eq\f(2,3)3.(2023·湖南瀏陽(yáng)一中月考)在如圖所示的電路中,當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后,若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下調(diào)節(jié),則對(duì)的的是()A.電壓表和電流表的示數(shù)都增大B.燈L2變暗,電流表的示數(shù)減小C.燈L1變亮,電壓表的示數(shù)減小D.燈L2變亮,電容器的帶電量增長(zhǎng)4.(2023·遼寧沈陽(yáng)高三質(zhì)量監(jiān)測(cè))如圖所示的電路,R1、R2、R3是定值電阻,R4是滑動(dòng)變阻器,電源內(nèi)阻不可忽略。閉合開(kāi)關(guān),在電路穩(wěn)定后,將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭由中點(diǎn)向上移動(dòng)的過(guò)程中()A.電壓表達(dá)數(shù)變小B.電容器放電C.電源的總功率變小D.通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流變大5.(2023·陜西西安一中模擬)(多選)如圖所示,I為電流表達(dá)數(shù),U為電壓表達(dá)數(shù),P為定值電阻R2消耗的功率,Q為電容器C所帶的電荷量,W為電源通過(guò)電荷量q時(shí)電源做的功。當(dāng)變阻器滑動(dòng)觸頭向右緩慢滑動(dòng)過(guò)程中,下列圖象能對(duì)的反映各物理量關(guān)系的是()解析AB變阻器滑動(dòng)觸頭向右緩慢滑動(dòng)過(guò)程中,接入電路的電阻減小,電路中電流增大,R2消耗的功率為P=I2R,P∝I2,故A對(duì)的;電容器C的電壓UC=E-I(R2+r),電荷量Q=CUC=C[E-I(R2+r)],則eq\f(ΔQ,ΔI)=-C(R2+r),保持不變,則Q-I圖象是向下傾斜的直線,故B對(duì)的;電壓表達(dá)數(shù)U=E-Ir,U-I圖象應(yīng)是向下傾斜的直線,故C錯(cuò)誤;電源通過(guò)電荷量q時(shí)電源做的功W=qE,E是電源的電動(dòng)勢(shì),則W-I是過(guò)原點(diǎn)的直線,故D錯(cuò)誤。6.(2023·黑龍江雙鴨山一中考試)如圖,電路中電源電動(dòng)勢(shì)為3.0V,內(nèi)阻不計(jì),L1、L2、L3為三個(gè)相同規(guī)格的小燈泡,小燈泡的伏安特性曲線如圖所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后,下列說(shuō)法中對(duì)的的是()A.L1的電流為L(zhǎng)2電流的2倍B.L3的電阻約為0.33ΩC.L3的電功率約為1.20WD.L2和L3的總電功率約為3W7.(2023·河北衡水冀州中學(xué)一輪)(多選)如圖所示電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E內(nèi)阻為r,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2滑動(dòng)端向右滑動(dòng)后,抱負(fù)電流表A1、A2的示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為ΔI1、ΔI2,抱負(fù)電壓表達(dá)數(shù)變化量的絕對(duì)值為ΔU。下列說(shuō)法中對(duì)的的是()A.電壓表V的示數(shù)減小B.電流表A2的示數(shù)變小C.ΔU與ΔI1比值一定小于電源內(nèi)阻rD.ΔU與ΔI2比值一定小于電源內(nèi)阻r解析BC當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端向右滑動(dòng)后,變阻器接入電路的電阻增大,外電路總電阻增大,則總電流減小,所以電流表A2的示數(shù)減小。根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點(diǎn)分析可知,并聯(lián)部分電壓增大,即電壓表V的示數(shù)增大,故A錯(cuò)誤,B對(duì)的;根據(jù)并聯(lián)電路的電流規(guī)律I2=I1+I,A2的示數(shù)I2變小,通過(guò)定值電阻R1的電流增大,則A1的示數(shù)I1變小,所以ΔI1一定大于ΔI2。電壓表測(cè)量路端電壓,根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-I2r可知,eq\f(ΔU,ΔI2)=r,而ΔI1大于ΔI2,所以eq\f(ΔU,ΔI1)<r,故D錯(cuò)誤,C對(duì)的。電流元問(wèn)題8.(2023·安徽理綜,17,6分)(難度★★)一根長(zhǎng)為L,橫截面積為S的金屬棒,其材料的電阻率為ρ,棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n,電子的質(zhì)量為m,電荷?量為e.在棒兩端加上恒定的電壓時(shí),棒內(nèi)產(chǎn)生電流,自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v,則金屬棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為()A.eq\f(mv2,2eL) B.eq\f(mv2Sn,e)?C.ρnev D.eq\f(ρev,SL)解析:歐姆定律I=eq\f(U,R),電流的微觀表達(dá)式I=neSv,電阻定律R=ρeq\f(L,S),則金屬棒內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)大小為E=eq\f(U,L)=eq\f(IR,L)=ρnev,C對(duì)的.9.(2023·北京理綜)真空中放置的平行金屬板可以用作光電轉(zhuǎn)換裝置,如圖所示.光照前兩板都不帶電.以光照射A板,則板中的電子也許吸取光的能量而逸出.假設(shè)所有逸出的電子都垂直于A板向B板運(yùn)動(dòng),忽略電子之間的互相作用.保持光照條件不變.a(chǎn)和b為接線柱.已知單位時(shí)間內(nèi)從A板逸出的電子數(shù)為N,電子逸出時(shí)的最大動(dòng)能為Ekm,元電荷為e.(1)求A板和B板之間的最大電勢(shì)差Um,以及將a、b短接時(shí)回路中的電流I短;(2)圖示裝置可看作直流電源,求其電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r;(3)在a和b之間連接一個(gè)外電阻時(shí),該電阻兩端的電壓為U.外電阻上消耗的電功率設(shè)為P,單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)B板的電子,在從A板運(yùn)動(dòng)到B板的過(guò)程中損失的動(dòng)能之和設(shè)為ΔEk.請(qǐng)推導(dǎo)證明:P=ΔEk.答案(1)eq\f(Ekm,e)Ne(2)eq\f(Ekm,e)eq\f(Ekm,Ne2)1.某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組運(yùn)用下圖所示電路,測(cè)量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)和電阻“×1k”檔內(nèi)部電路的總電阻。使用的器材有:多用電表;電壓表:量程5V,內(nèi)阻十幾千歐;滑動(dòng)變阻器:最大阻值5kΩ;導(dǎo)線若干。(1)將多用電表?yè)跷徽{(diào)到電阻“×1k”擋,再將紅表筆和黑表筆__(dá)______,調(diào)零點(diǎn)。(2)將圖(a)中多用電表的紅表筆和______(dá)__(dá)(填“1”或“2”)端相連,黑表筆連接另一端。(3)將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到適當(dāng)位置,使多用電表的示數(shù)如圖(b)所示,這時(shí)電壓表的示數(shù)如圖(c)所示,多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為__(dá)____kΩ和____(dá)__V。(4)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,使其接入電路的阻值為零。此時(shí)多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0kΩ和4.00V。從測(cè)量數(shù)據(jù)可知,電壓表的內(nèi)阻為_(kāi)___(dá)____(dá)kΩ。(5)多用電表電阻檔的內(nèi)部電路可等效為由一個(gè)無(wú)內(nèi)阻的電池、一個(gè)抱負(fù)電流表和一個(gè)電阻串聯(lián)而成的電路,如右圖所示。根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算可得,此多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)__(dá)_____(dá)V,電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻為_(kāi)__(dá)___kΩ。答案:(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0(5)9.0015.0
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