恒定電流-2023年高考物理必背知識手冊

專題09恒定電流

■考點要求

考點內(nèi)容要求課程標(biāo)準(zhǔn)要求

電源和電流C

電動勢C1、觀察并能識別常見的電路元器件，了

解它們在電路中的作用.會使用多用電

歐姆定律、0/圖像及/-U圖

C表.

像2、了解串、并聯(lián)電路電阻的特點.

3.理解閉合電路歐姆定律.會測量電源

串聯(lián)電路和并聯(lián)電路

C的電動勢和內(nèi)阻.

焦耳定律C4.理解電功、電功率及焦耳定律，能用

焦耳定律解釋生產(chǎn)生活中的電熱現(xiàn)象.

導(dǎo)體的電阻C5、能分析和解決家庭電路中的簡單問題，

能將安全用電和節(jié)約用電的知識應(yīng)用于

閉合電路的歐姆定律d生活實際。

多用電表的原理a

廠思維導(dǎo)圖

電流：「土_____________________________

電壓：定義式T；計算式U=IR

電阻：定義式R*；計算式R=p《_

基

本電動勢：描述電源內(nèi)部非靜電力做功，將其他形式能轉(zhuǎn)化電能的本領(lǐng)E=￥

概

念電功：W=qU=Ult

恒和癖：

定電功率：p*=r，R

電

流串并聯(lián)電路的特點

電阻定律；R=P'

基

本歐姆定律：/=?_____________

定

閉合電路的歐姆定律：，;木

律

焦耳定律：Q=I2Rr

匚知識梳理

一、電流

L定義:電荷的定向移動形成電流.

2.標(biāo)矢性：電流是標(biāo)量，但有方向，正電荷定向移動的方向規(guī)定為電流的方向.

在外電路中電流由高電勢點流向低電勢點，在電源的內(nèi)部電流由低電勢點流向高電

勢點（由負極流向正極）.

二、電流強度：

L定義:通過導(dǎo)體橫截面的電量跟通過這些電量所用時間的比值，/=幺

t

2.在國際單位制中電流的單位是安.=10-3力，imA=]0-2/

技巧點撥：電流強度的定義式中，如果是正、負離子同時定向移動，q應(yīng)為正負離

子的電荷量和.

3.電流的微觀表達式：/=〃qSv,其中力為導(dǎo)體中單位體積內(nèi)自由電荷的個數(shù)々為每

個自由電荷的電荷量,S為導(dǎo)體的橫截面積，「為自由電荷定向移動的速率.

三、電源

L定義：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.電動勢

①物理意義：反映電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量.

技巧點撥：例如一節(jié)干電池的電動勢E=15%，物理意義是指：電路閉合后，電流

通過電源，每通過1C的電荷，干電池就把15J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能.

②大?。?/p>

W

I、等于電路中通過1C電荷量時電源所提供的電能的數(shù)值：E=—

q

口、等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓，在閉合電路中等于內(nèi)外電路上電

勢降落之和E=U外+。內(nèi)

四、電阻

1.定義:導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體中的電流的比值叫導(dǎo)體的電阻.

2.定義式：R=號，單位：Q

3.電阻是導(dǎo)體本身的屬性，跟導(dǎo)體兩端的電壓及通過電流無關(guān).

五、電阻定律

1.內(nèi)容:在溫度不變時，導(dǎo)體的電阻R與它的長度L成正比，與它的橫截面積S成反比.

2.公式：R=p—.

S

式中/是導(dǎo)體的長度，S是導(dǎo)體的橫截面積，〃是導(dǎo)體的電阻率，其國際單位是

歐?米，符號為。?m.

3.適用條件：金屬導(dǎo)電和電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，不適用于氣態(tài)導(dǎo)體或半導(dǎo)體元件.

4.電阻率：反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，是導(dǎo)體材料本身的屬性.

①有些材料的電阻率隨溫度升高而增大（如金屬）；有些材料的電阻率隨溫度升高

而減?。ㄈ绨雽?dǎo)體和絕緣體）；有些材料的電阻率兒乎不受溫度影響（如鎰銅和康銅）.

②半導(dǎo)體:導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，而且電阻隨溫度的增加而減小，這種材

料稱為半導(dǎo)體，半導(dǎo)體有熱敏特性，光敏特性，摻入微量雜質(zhì)特性.

③超導(dǎo)現(xiàn)象: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)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象，處于這種狀態(tài)的物體叫超導(dǎo)體.

六、電功和電熱

1.電功和電功率：

電流做功的實質(zhì)是電場力對電荷做功.電場力對電荷做功，電荷的電勢能減少，電勢能

轉(zhuǎn)化為其他形式的能.因此電功力=qU=Ult,這是計算電功普遍適用的公式.

W

單位時間內(nèi)電流做的功叫電功率，P=—=UI,這是計算電功率普遍適用的公式.

t

2.焦耳定律：Q=I2Rt,式中0表示電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，單位是焦耳定律無

論是對純電阻電路還是對非純電阻電路都是適用的.

4.電功和電熱的關(guān)系

①純電阻電路消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功和電熱是相等的.所以有

W=QUlt=I2RtnU=IR（歐姆定律成立），

TJ2

w=Q=Ult=I2Rt=-t

R

②非純電阻電路消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為熱能，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能.所以有

W>Q^Ult>I2RtnU>IR（歐姆定律不成立）.

七、串并聯(lián)電路

串聯(lián)電路（P、U與R成正比）并聯(lián)電路（P、I與R成反比）-

電阻關(guān)系R“產(chǎn)R1+R2+R3+1/R井=1爾1+1樂2+1爾3+

電流關(guān)系［總f-12T3I并T1+I2+I3+

電壓關(guān)系U總-U1+U2+U3+U總—U1—U2-U3一

功率分配總-

PP1+P2+P3+P,S-P1+P2+P3+

技巧點撥：串、并聯(lián)電路幾個常用的推論

①串聯(lián)電路的總電阻大于其中任一部分電路的總電阻.

②并聯(lián)電路的總電阻小于其中任一支路的總電阻，且小于其中最小的支路總電阻.

③無論電阻怎樣連接，每一段電路的總電功率尸總是等于各個電阻的電功率之和.

④無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路中任意一個電阻變大時，電路的總電阻變大.

八、部分電路歐姆定律

1.內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比.

2.表達式:I=—.

R

3.適用范圍：金屬導(dǎo)電和電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，不適用于氣態(tài)導(dǎo)體或半導(dǎo)體元件.

4.導(dǎo)體的伏安特性曲線(I-U)圖線.

①比較電阻的大?。簣D線的斜率左=tan=—=-,圖中

UR

網(wǎng)>均；

②線性元件：伏安特性曲線是過原點的直線的電學(xué)元件，適用于歐姆

定律；

③非線性元件：伏安特性曲線是曲線的電學(xué)元件，不適用于歐姆定律.

④由于導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同，所以不同的導(dǎo)體對應(yīng)不同的伏安特性曲線.

⑤伏安特性曲線上每一點的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值對應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻

u

⑥伏安特性曲線為曲線時，如圖乙所示，導(dǎo)體電阻此岸,即電阻要用圖線上點

1n

2的坐標(biāo)(&,4)來計算，或者用曲線上某點與坐標(biāo)原點連線的斜率等于該點對應(yīng)電阻的

倒數(shù)關(guān)系來計算，不能用該點的切線斜率來計算

九、閉合電路歐姆定律

1.內(nèi)容:閉合電路的電流強度跟電源的電動勢成正比，跟閉合電路總電阻成反比.

2.表達式：

E

①只適用于純電阻電路」=E

②只適用于任意電路：E=U外+U內(nèi)或E=U外+Ir

3.路端電壓、總電流與外電阻的關(guān)系

E

①一般情況：當(dāng)7?增大（減?。r，/=晨二:變小（增大），。端=E-萬增

大（減?。?

②特殊情況：

I、當(dāng)外電路斷路時（R增大到8）,Z=0,U=E；

P

口、當(dāng)外電路短路時（R減小到零），/短=一，U=G.

十、路端電壓隨電流變化關(guān)系圖像

U端=E-上式的函數(shù)圖像是一條向下傾斜的直線.縱坐標(biāo)軸上的截距等

于電動勢的大小;橫坐標(biāo)軸上的截距等于短路電流I短;圖線的斜率值等于電源內(nèi)阻

的大小.

技巧點撥

①直線斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻r,縱軸的截距為電源電動

勢E.

②直線上點/I與原點。的連線的斜率表示對應(yīng)的外電路電阻R

③圖線上每一點的橫、縱坐標(biāo)的乘積為對應(yīng)情況下電源的輸出

功率，對于圖中的/I點有PA=UAIA.

④圖中實線和虛線的交點稱為“工作點”，這是求解非線性元件

功率的突破口.

十一、閉合電路中的三個功率

1.電源的總功率:就是電源提供的總功率，即電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率，也

叫電源消耗的功率.

①任意電路：P&=EI=/U外+/U內(nèi)=4H+6.

p2

②純電阻電路：P總=I\R+r）=——.

R+r

2.電源輸出功率:整個外電路上消耗的電功率.

2

①任意電路：見=U外I=IE-Ir=P&-%

②純電阻電路：/=I2R=R

￡2

當(dāng)R=r時，電源輸出功率最大，其最大輸出功率為4ax=—

3.電源內(nèi)耗功率:內(nèi)電路上消耗的電功率0=U內(nèi)/=I2r

4.電源的效率:指電源的輸出功率與電源的功率之比，即

①任意電路：〃=呈x100%=—x100%=—x100%

PgEIE

②純電阻電路：〃=—^―X100%

R+r

十二、電流表和電壓表的改裝

1.利用并聯(lián)電路分流特點，實現(xiàn)電流表改裝，且并聯(lián)電阻遠小于表頭內(nèi)阻.

2.利用串聯(lián)電路分壓特點，實現(xiàn)電壓表改裝，且串聯(lián)電阻遠大于表頭內(nèi)阻.

改裝為大量程電壓表改裝為大量程電流表

原理串聯(lián)電阻分壓并聯(lián)電阻分流

改裝原理Io

??+

圖夕IRI____

分壓電

U=kR+I風(fēng)I8RKI-QR,

阻或分所以冠心

所以R=y--Rg

流電阻

改裝后的

R=R+Rg>Rg

電表內(nèi)阻R+Rgg

「、方法技巧

一、電流的三個表達式

L定義式：I=9,適用于一切電路，I與q、t無關(guān)

t

2.決定式：/=(,適用于純電阻電路，I與U、R無關(guān)

3.微觀表達式：I=nqSv

二、電阻的兩個表達式

1.定義式：R*,適用于任何純電阻導(dǎo)體，提供了一種測電阻的方法——伏安法,/?

與U、/均無關(guān)

2.決定式：I=P~,只適用于粗細均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解液，說明了導(dǎo)

體的電阻由哪些

三、電阻的伏安特性曲線與電源的伏安特性曲線

1.圖線的意義

①電阻的伏安特性曲線：由于電阻的導(dǎo)電性能不同，所以不同的電阻有不同的伏安特

性曲線.伏安特性曲線上每一點的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值對應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻.

I、線性元件的伏安特性曲線：線性元件的伏安特性曲線是過原點的直線，表明它

的電阻阻值是不變的

n、非線性元件的伏安特性曲線：非線性元件的伏安特性曲線是曲線，表明它的電

阻阻值是變化的

②電源的伏安特性曲線：的閉合電路中，當(dāng)外電阻R發(fā)生變化時，干路電流

1發(fā)生變化，路端電壓U也隨之發(fā)生，路端電壓U與電流I的關(guān)系可表示為

。端=E-Ir,若以U為縱坐標(biāo)、I為橫坐標(biāo)，可在U-1直角坐標(biāo)系中作出U-I

圖線，此圖線稱為電源的伏安特性曲線

%=E—/尸的函數(shù)圖像是一條向下傾斜的直線.縱坐標(biāo)軸上的截距

等于電動勢的大小;橫坐標(biāo)軸上的截距等于短路電流I短;圖線的斜率值等于電源內(nèi)

阻的大小.

2.聯(lián)系圖中實線和虛線的交點稱為“工作點”，這是求解非線性元件功率的突破

口.

四、電功和電熱、電功率和熱功率的區(qū)別與聯(lián)系

L電功：電流在一段電路中所做的功，W=UIt

2.電熱：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，。=I2Rt

3.電功率：單位時間內(nèi)電流所做的功，/=口

4.熱功率：單位時間內(nèi)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，P燼=FR

對純電阻電路，電功等于電熱，電功率等于熱功率，

IT2TJ2

w=Q=UIt=I2Rt=-t&=瑞=UI=「R=J

出，電熱R

對非純電阻電路，電功大于電熱，電功率大于熱功率，W>Q尊>4

五、非純電阻電路的分析方法

1.抓住兩個關(guān)鍵量：

確定非純電阻電路的電壓。用和電流右是解決所有問題的關(guān)鍵.若能求出力、

就能確定非純電阻電路的電功率P=。,“/”,根據(jù)電流/“和非純電阻電路的電阻廠可

求出熱功率2=/》,最后求出輸出功率為=P-P,..

2.堅持“躲著.求解、IM：

首先,對其他純電阻電路、電源的內(nèi)電路等,利用歐姆定律進行分析計算，確定相應(yīng)的

電壓或電流.然后，利用閉合電路的電壓關(guān)系、電流關(guān)系間接確定非純電阻電路的工作電壓

和電流

3應(yīng)用能量守恒定律分析:要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒定律，利用

“電功=電熱+其他能量”尋找等量關(guān)系求解.

技巧點撥：

U2

①非純電阻電路中,一，既不能表示電功也不能表示電熱，因為歐姆定律不再成立.

R

②不栗認為有電動機的電路一定是非純電阻電路.當(dāng)電動機不轉(zhuǎn)動時，仍為純電阻

電路，歐姆定律仍適用，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.只有在電動機轉(zhuǎn)動時才為非純電阻電

路，此時歐姆定律不再適用，大部分電能轉(zhuǎn)化為機械能.

六、電路的簡化

1.含有電容器電路的簡化

不分析電容器的充、放電過程時，把電容器所在的電路視為斷路，簡化電路時可以去

掉，求電荷量時再在相應(yīng)位置補上.

2.理想電表中電流表一般可視為導(dǎo)線,電壓表可以視為開關(guān)斷開.

七、電路的動態(tài)分析

1.程序法：遵循“局部一整體一局部”的思路

電路結(jié)構(gòu)的變化-7?的變化-R總的變化一/總的變化端的變化-固定支路

（二二）的變化-其他支路的變化?

串聯(lián)分壓U

詠水墨』小

歐黑金2震

2.結(jié)論法：“串反并同”，應(yīng)用條件為電源內(nèi)阻不為零.

①所謂“串反”，即某一電阻的阻值增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、

兩端電壓、電功率都將減小，反之則增大.

②所謂“并同”，即某一電阻的阻值增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、

兩端電壓、電功率都將增大，反之則減小

3.極限法:因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至

兩個極端去討論.

4.特殊值法:對于某些特殊電路問題，可以采取代入特殊值的方法去判定.

八、電路故障的分析

1.電路故障一般是短路或斷路.常見的情況有導(dǎo)線斷芯、燈泡斷絲、燈泡短路、電阻內(nèi)部

斷路、接觸不良等現(xiàn)象.故障的特點如下：

①斷路狀態(tài)的特點：電源電壓不為零而電流為零;若外電路某兩點之間的電壓不為

零，則這兩點間有斷點，而這兩點與電源連接部分無斷點.

②短路狀態(tài)的特點：有電流通過電路而電壓為零

2.利用電流表、電壓表判斷電路故障的方法

①電流表示數(shù)正常而電壓表無示數(shù)的情況：“電流表示數(shù)正?！北砻麟娏鞅硭陔娐窞?/p>

通路，“電壓表無示數(shù)”表明無電流通過電壓表.

故障原因可能是a電壓表損壞;b.電壓表接觸不良;c.與電壓表并聯(lián)的用電器短路.

②電壓表有示數(shù)而電流表無示數(shù)的情況：“電壓表有示數(shù)”表明有電流通過電壓表，“電

流表無示數(shù)”說明沒有或幾乎沒有電流流過電流表.

故障原因可能是a電流表短路;b.和電壓表并聯(lián)的用電器斷路.

③電流表和電壓表均無示數(shù)的情況「'兩表均無示數(shù)”表明無電流通過兩表，除了兩表同

時短路外，可能是干路斷路導(dǎo)致無電流.

九、閉合