高中物理必修第三冊1電源和電流

高中物理必修第三冊1電源和電流CATALOGUE目錄電源基本概念與性質(zhì)電流形成與方向電源類型及其特點閉合電路歐姆定律及應(yīng)用實驗中測量電源電動勢和內(nèi)阻生活中常見用電設(shè)備與安全用電常識01電源基本概念與性質(zhì)電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，它為電路提供持續(xù)的電壓，使電路中的電荷發(fā)生定向移動形成電流。電源定義電源在電路中起著提供電能的作用，它維持電路兩端有持續(xù)的電壓，使電路中的電子發(fā)生定向移動，從而形成持續(xù)的電流。電源作用電源定義及作用電動勢定義電動勢是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的本領(lǐng)的物理量。電動勢使電源兩端產(chǎn)生電壓。在電路中，電動勢常用E表示。單位是伏（V）。要點一要點二電動勢方向在電源內(nèi)部，非靜電力把正電荷從負極板移到正極板時要對電荷做功，這個做功的物理過程是產(chǎn)生電源電動勢的本質(zhì)。非靜電力所做的功，反映了其他形式的能量有多少變成了電能。因此在電源內(nèi)部，非靜電力做功的過程是能量相互轉(zhuǎn)換的過程。電源的電動勢正是由此定義的，即非靜電力把正電荷從電源負極移到正極所需的功稱為電動勢。電源電動勢概念內(nèi)阻定義電源的內(nèi)阻是指電源內(nèi)部阻抗電荷流動的阻力。在電源內(nèi)部，非靜電力把單位正電荷從負極移送到正極時所做的功稱為電動勢，而內(nèi)阻則是阻礙這種移送的阻力。外阻定義電源的外阻是指電源外部的電阻，它阻礙著電流的流動。在電路中，外阻的大小決定了電路中的電流大小以及電源的輸出功率。電源內(nèi)阻與外阻02電流形成與方向123金屬導(dǎo)體中的自由電荷，能夠自由移動。自由電子導(dǎo)體兩端存在電壓時，自由電子發(fā)生定向移動，形成電流。定向移動形成電流導(dǎo)體中電流的大小與自由電子定向移動的速率無關(guān)，而與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻有關(guān)。電流大小與電子移動速率無關(guān)導(dǎo)體中自由電子運動03電流方向與電子移動方向的關(guān)系在金屬導(dǎo)體中，自由電子定向移動的方向與電流方向相反。01正電荷定向移動方向為電流方向物理學(xué)中規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流方向。02負電荷定向移動方向與電流方向相反負電荷定向移動的方向與電流方向相反。電流方向規(guī)定大小和方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流，簡稱直流。恒定電流交變電流正弦式交變電流大小和方向都隨時間作周期性變化的電流稱為交變電流，簡稱交流。按正弦規(guī)律變化的交變電流稱為正弦式交變電流，簡稱正弦交流電。030201恒定電流與交變電流03電源類型及其特點利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，具有體積小、重量輕、使用方便等特點。但容量有限，一般為一次性使用?？沙潆娭貜?fù)使用的化學(xué)電源，具有較高的能量密度和較長的使用壽命。廣泛應(yīng)用于汽車、電動車、UPS等領(lǐng)域。化學(xué)電源（如干電池、蓄電池）蓄電池干電池通過物理方法（如機械能、熱能等）轉(zhuǎn)換成電能的裝置。具有功率范圍大、效率高、使用壽命長等優(yōu)點。但需要外部能源驅(qū)動。發(fā)電機利用光電效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。具有環(huán)保、節(jié)能、長壽命等特點。但受光照強度和時間影響，輸出不穩(wěn)定。太陽能電池物理電源（如發(fā)電機、太陽能電池）各類電源性能比較物理電源通常具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率，而化學(xué)電源的效率相對較低。物理電源的使用壽命一般比化學(xué)電源長，尤其是發(fā)電機等機械式電源。太陽能電池等物理電源具有較好的環(huán)保性，而一些化學(xué)電源可能對環(huán)境造成污染。干電池等化學(xué)電源具有較好的便攜性，而一些物理電源如發(fā)電機則較為笨重。能量轉(zhuǎn)換效率使用壽命環(huán)保性便攜性04閉合電路歐姆定律及應(yīng)用

閉合電路歐姆定律表述閉合電路歐姆定律內(nèi)容在閉合電路中，電流與電阻成反比，與電壓成正比。公式表達I=U/R，其中I為電流，U為電壓，R為電阻。適用范圍適用于純電阻電路，即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。串聯(lián)電路特點01電流處處相等，總電壓等于各電阻兩端電壓之和。并聯(lián)電路特點02各支路兩端電壓相等，總電流等于各支路電流之和。串聯(lián)和并聯(lián)電路中的電阻關(guān)系03串聯(lián)電路總電阻等于各電阻之和，并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和。串聯(lián)和并聯(lián)電路分析將復(fù)雜電路中的電源和電阻進行等效變換，簡化為簡單的串并聯(lián)電路。等效電源法選取電路中某一點為參考點，求出其他各點相對于參考點的電壓，從而簡化電路分析過程。節(jié)點電壓法針對平面電路，選取網(wǎng)孔作為獨立回路，以網(wǎng)孔電流為未知量列寫方程求解。網(wǎng)孔電流法復(fù)雜電路簡化方法05實驗中測量電源電動勢和內(nèi)阻閉合電路歐姆定律電源電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓，在閉合電路中電源兩極間的電壓是路端電壓，小于電源電動勢，用電壓表測得電源兩極間的電壓值略小于電動勢。伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻原理通過改變滑動變阻器的阻值來改變電源的端電壓，從而獲得多組數(shù)據(jù)，作出U-I圖像，圖像與縱坐標的交點為電源的電動勢，圖像斜率的絕對值為電源的內(nèi)阻。伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻原理注意事項為使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過一段時間的1號電池。干電池在大電流放電時，電動勢E會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大，故長時間放電不宜超過0.3A，短時間放電不得超過0.5A。因此，實驗中不要將R調(diào)得過小，讀電表要快，每次讀完立即斷電。實驗中注意事項及誤差分析實驗中一般不允許把電流表直接接在電源的兩極上。這是因為電流表具有一定的內(nèi)阻，測量時電池內(nèi)會有較大的電流通過，長時間這樣操作，電池會很快發(fā)熱而且損壞。實驗中注意事項及誤差分析由于電壓表和電流表內(nèi)阻的影響以及讀數(shù)時產(chǎn)生的誤差。偶然誤差由于電壓表內(nèi)阻的分流作用，使電流表測得的電流值小于流過電源的電流值，且隨著U越大，該誤差越大；當U趨近于零時，該誤差趨近于零。因此用畫U-I圖線求E、r時，要求多測幾組I、U值，且要求各組數(shù)據(jù)有較大變化，然后選出幾組較準確的數(shù)據(jù)作圖。系統(tǒng)誤差實驗中注意事項及誤差分析數(shù)據(jù)處理：將實驗中得到的多組電壓U和電流I的值代入閉合電路歐姆定律表達式E=U+Ir中，即可求出多組E、r值。若實驗測得的E、r值隨U的減小而增大，說明電壓表的內(nèi)阻分流作用顯著，采用圖像法處理數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差。根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)得出一條直線，若實驗得出的U-I圖線是向下彎曲的曲線，說明電池的內(nèi)阻在增大。結(jié)果分析數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析06生活中常見用電設(shè)備與安全用電常識照明設(shè)備電動設(shè)備電熱設(shè)備娛樂設(shè)備家庭用電設(shè)備介紹01020304包括白熾燈、熒光燈、LED燈等，用于提供室內(nèi)照明。如電風扇、洗衣機、電冰箱等，利用電能驅(qū)動電機工作。如電熱水器、電烤箱、電暖氣等，將電能轉(zhuǎn)化為熱能。如電視機、音響、電腦等，用于娛樂和獲取信息。安全用電原則與措施安全用電原則不接觸低壓帶電體，不靠近高壓帶電體；更換燈泡、搬動電器前應(yīng)斷開電源開關(guān)。安全用電措施使用符合安全標準的電器和插座；不亂拉亂接電線；電器使用完后應(yīng)拔掉電源插頭；不用濕手觸碰電器