高中物理老師用課件

第七章恒定電流

知識網(wǎng)絡(luò)：

電源一?電動勢—I

廣部分電路歐姆定律

卜電流+閉合電路歐姆定律

L電功、電功率、焦耳定律

（用電器一?電阻—1

f串、并聯(lián)電路的特點一A電壓表和電流表

1--------＞電阻定律L伏安法

」電阻的測量一

I—?歐姆表法

第1單元基本概念和定律

一、.電流

條件：1、導(dǎo)體兩端有持續(xù)的電壓2、有可以自由移動的電荷

金屬導(dǎo)體自由電子電解液正負(fù)離子氣體正負(fù)離子、自由電子

方向：正電荷的定向移動的方向

導(dǎo)體中電流由高電勢流向低電勢，,——,.——,

電流在電源外部由正極流向負(fù)極

二、電流強度——（I標(biāo)量）——表示電流的強弱。M__________I

通過導(dǎo)體某一截面的電量q跟通過這些電量所用時間的比值，叫電流si2-J

強度，簡稱電流。*——^-1

1、定義式：I適用于任何電荷的定向移動形成的電流。/一\

單位：1C/s=1A1A=103mA1mA=103nA\VV

注意：在電解液導(dǎo)電時，是正負(fù)離子向相反方向定向移動形成電流，在用公式/=q

/t計算電流強度時應(yīng)引起注意。

2、電流的微觀表達(dá)式

A

己知：粒子電量q導(dǎo)體截面積s

粒子定向移動的速率v

粒子體密度（單位體積的粒子的個數(shù)）n

推導(dǎo)：/=幺=變吆=/=〃2

tt

對于金屬導(dǎo)體有/=〃。嫉（〃為單位體積內(nèi)的自由電子個數(shù)，S為導(dǎo)線的橫截面積，r

為自由電子的定向移動速率，約10Ws,遠(yuǎn)小于電子熱運動的平均速率10%/s,更小于

電場的傳播速率3X10'm/s）,這個公式只適用于金屬導(dǎo)體，千萬不要到處套用。

三、歐姆定律

1、內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流強度跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比

2、公式：/="

R

3、R電阻，IV/A=IQ1KQ=1000Q1MQ=1000KQ由本身性質(zhì)決定

4、適用范圍：對金屬導(dǎo)體和電解液適用，對氣體的導(dǎo)電不適用

5、電阻的伏安特性曲線：注意/-〃曲線和曲

線的區(qū)別。還要注意：當(dāng)考慮到電阻率隨溫度的變化時?,

電阻的伏安特性曲線不再是過原點的直線。

四.電阻定律——導(dǎo)體電阻X跟它的長度1成正比，跟

橫截面積S成反比。R=pL

s

（1）0是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，叫材料的電阻率（反映該材料的性質(zhì)，不是

每根具體的導(dǎo)線的性質(zhì)）。單位是Q-m。

（2）純金屬的電阻率小，合金的電阻率大。

⑶材料的電阻率溫度有關(guān)系：

①金屬的電阻率隨溫度的升高而增大（可以理解為溫度升高時金屬原子熱運動加劇，

對自由電子的定向移動的阻礙增大。）鋁較明顯，可用于做溫度計；錦銅、銀銅的電阻率

幾乎不隨溫度而變，可用于做標(biāo)準(zhǔn)電阻。

②半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減?。梢岳斫鉃榘雽?dǎo)體靠自由電子和空穴導(dǎo)電，

溫度升高時半導(dǎo)體中的自由電子和空穴的數(shù)量增大，導(dǎo)電能力提高）。

③有些物質(zhì)當(dāng)溫度接近0K時，電阻率突然減小到零——這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象。能夠

發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物體叫超導(dǎo)體。材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度叫超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變

溫度我國科學(xué)家在1989年把力提高到130K。現(xiàn)在科學(xué)家正努力做到室溫超導(dǎo)。

注意：公式R=9是電阻的定義式，而廬。人是電阻的決定式”與。成正比或A與

IS

/成反比的說法是錯誤的，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"=0,它的電阻仍然照舊存在。

五.電功和電熱

電功就是7場力做的功，因此是W=uit-,由焦耳定律，電熱Q=fRt.其微觀解釋是：

電流通過金屬導(dǎo)體時，自由電子在加速運動過程中頻繁與正離子相碰，使離子的熱運動加

劇，而電子速率減小，可以認(rèn)為自由電子只以某一速率定向移動，電能沒有轉(zhuǎn)化為電子的

動能，只轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

1、電功和電功率

電功：電場力對運動電荷所做的功，也叫做電流所做的功

p=UI適用于任何電路

能量轉(zhuǎn)化：把電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能

2、電熱和熱功率（焦耳定律）

電流通過導(dǎo)體時，釋放的熱量

Q=I2Rtp=I2R適用于任何電路

能量轉(zhuǎn)化：電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

3、純電阻電路（一來一去，電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能（電阻、燈泡、電爐、電烙鐵））

弓I：真空中和電阻中電流作功把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪艿牟煌?/p>

（動能、內(nèi)能、機械能、化學(xué)能等）

叩=。

Ult=I2RtnU=IR

4、非純電阻電路（一來多去電能的一部分轉(zhuǎn)化成熱能（電動機、電解槽，電感，電容……）

W=I2Rt+其他形式的能量，即

W>Q

Ult>l2Rt=UAIR

5、對于電動機

UII2R

輸入功率內(nèi)耗功率

總功率熱功率機械功率

消耗功率損失功率有用功率

例：電動機,U=220V,I=50A,R=0.4Q求：

①電功率P=UI=22OX5=11KW②熱功率P=〃R=502X0.4=1KW

【例1】下圖所列的4個圖象中，最能正確地表示家庭常用的白熾電燈在不同電壓下消耗的

電功率尸與電壓平方之間的函數(shù)關(guān)系的是以下哪個圖象

A.B.C.D.

解：此圖象描述一隨〃2變化的規(guī)律，由功率表達(dá)式知：P=C,〃越大，電阻越大,

R

圖象上對應(yīng)點與原點連線的斜率越小。選C。

6、關(guān)于用電器的額定值問題

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。

如果用電器在實際使用時，加在其上的實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，一般可以認(rèn)為用電器的電阻與額定狀態(tài)下的值是相同的，

并據(jù)此來進(jìn)行計算。

【例2】某電動機，電壓〃=10V時帶不動負(fù)載，不轉(zhuǎn)動，電流為/L2A。當(dāng)電壓為“=36V

時能帶動負(fù)載正常運轉(zhuǎn)，電流為A=1A。求這時電動機的機械功率是多大？

解：電動機不轉(zhuǎn)時可視為為純電阻，由歐姆定律得，R=4=5Q,這個電阻可認(rèn)

為是不變的。電動機正常轉(zhuǎn)動時，輸入的電功率為。好〃A=36W,內(nèi)部消耗的熱功率戶站

=/；R=5W,所以機械功率氏31W

由例題可知：電動機在啟動時電流較大，容易被燒壞；正常運轉(zhuǎn)時電流反而較小。

【例3】某一直流電動機提升重物的裝置，如圖所示，

重物的質(zhì)量"產(chǎn)50kg,電源提供給電動機的電壓為ZA110V,產(chǎn)T電粗

不計各種摩擦，當(dāng)電動機以尸0.9m/s的恒定速率向上提I

升重物時，電路中的電流強度片5.0A,求電動機的線圈因

電阻大?。ㄈlOm/s。）.

解析：電動機的輸入功率〃=〃/,電動機的輸出功率P=儂心電動機發(fā)熱功率

而P2=P-R,即Fr=Ul-mgv代入數(shù)據(jù)解得電動機的線圈電阻大小為尸4Q

【例4】來自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零），經(jīng)一加速電壓為8OOkV的直線加速器加

速，形成電流強度為1mA的細(xì)柱形質(zhì)子流。已知質(zhì)子電荷e=1.60X10,9C?這束質(zhì)子流每

秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為。假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的，在

質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距/和4/的兩處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子

數(shù)分別為m和m,則Pi:nFo

由于各處電流相同，設(shè)這段長度為

J,其中的質(zhì)子數(shù)為〃個，

n

,,neeZZH,nev1丁2cr\2

由/=—和f—---,noc-o而尸=2as,：.vs、s————

tVIV\S11

針對練習(xí)

1.關(guān)于電阻率，下列說法中不正確的是A

A.電阻率是表征材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大，其導(dǎo)電性能越好

B.各種材料的電阻率都與溫度有關(guān)，金屬的電阻率隨溫度升高而增大

C.所謂超導(dǎo)體，當(dāng)其溫度降低到接近絕對零度的某個臨界溫度時，它的電阻率突

然變?yōu)榱?/p>

D.某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常都用它們制作標(biāo)準(zhǔn)電阻

2.如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長aZj=10cm,6c=5cm,當(dāng)將1與8接入電壓為

〃'的電路中時，電流強度為1A,若將C與〃接入電壓為〃的電路中，則電流為A

A.4AB.2AC.-AD.-A

24

3.如圖所示，兩段材料相同、長度相等、但橫截面積不等的A

導(dǎo)體接在電路中，總電壓為〃，則.1）

①通過兩段導(dǎo)體的電流相等-ID-

②兩段導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動的平均速率不同

③細(xì)導(dǎo)體兩端的電壓〃大于粗導(dǎo)體兩端的電壓Uz

④細(xì)導(dǎo)體內(nèi)的電場強度大于粗導(dǎo)體內(nèi)的電場強度

A.①B.①②C.①②③D.①②③④

I*—Ui

4.一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)線，兩端加上電壓〃時，通過導(dǎo)線中的電流強度為1,導(dǎo)線中自

由電子定向移動的平均速度為匕若導(dǎo)線均勻拉長，使其半徑變?yōu)樵瓉淼?，再給它兩端

2

加上電壓〃，則BC

A.通過導(dǎo)線的電流為一B.通過導(dǎo)線的電流為一

46

C.自由電子定向移動的平均速率為上vD.自由電子定向移動的平均速率為上V

46

5.如圖所示，當(dāng)滑動變阻器的滑鍵從最左端向右滑過2必3

時.，電壓表的讀數(shù)由4增大到24，若電源內(nèi)阻不計，則下列說

法中正確的是ABCD

A.通過變阻器彳的電流增大為原來的2倍

2

B.變阻器兩端的電壓減小為原來的一倍

3

C.若〃的阻值減小到零，則電壓表的示數(shù)為44

D.以上說法都正確

7.在電解槽中，1min內(nèi)通過橫截面的一價正離子和一價負(fù)離子的個數(shù)分別為1.125

義10"和7.5X10”,則通過電解槽的電流為.(5A)

8.如圖，電源可提供厲6V的恒定電壓，"為定值電阻，某

同學(xué)實驗時誤將一電流表(內(nèi)阻忽略)并聯(lián)于凡兩端，其示數(shù)為

2A,當(dāng)將電流表換成電壓表(內(nèi)阻無限大)后，示數(shù)為3V,

則花的阻值為—Q.(3)

9.將阻值為16Q的均勻電阻絲變成一閉合圓環(huán)，在圓環(huán)上取

。為固定點，P為滑鍵，構(gòu)成一圓形滑動變阻器，如圖1-28—8所

示，要使。、。間的電阻先后為4Q和3Q,則對應(yīng)的。角應(yīng)分別

是和.(萬；2JT或3

22

10.甲、乙兩地相距6km,兩地間架設(shè)兩條電阻都是6Q的導(dǎo)線.當(dāng)兩條導(dǎo)線在甲、乙兩

地間的某處發(fā)生短路時，接在甲地的電壓表，如圖所示,讀數(shù)為6V,電流表的讀數(shù)為1.2

A,則發(fā)生短路處距甲地多遠(yuǎn)？(2.5km)

11.某用電器離電源4m,線路上電流為/A,

若要求線路上電壓不超過VV,輸電線電阻率為。

Q-m,則該輸電線的橫截面積需滿足什么條件？

(S*)

U

12.如圖所示是一種懸球式加速度儀.它可以用

來測定沿水平軌道做勻加速直線運動的列車的加速

度.加是一個金屬球，它系在細(xì)金屬絲的下端，金屬

絲的上端懸掛在。點，46是一根長為1的電阻絲，

其阻值為發(fā)金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計.

電阻絲的中點C焊接一根導(dǎo)線.從。點也引出一根導(dǎo)線，兩線之間接入一個電壓表?（金

屬絲和導(dǎo)線電阻不計）.圖中虛線0c與四相垂直，且0C=h,電阻絲接在電壓恒為〃的

直流穩(wěn)壓電源匕整個裝置固定在列車中使AB沿著車前進(jìn)的方向.列車靜止時金屬絲呈豎

直狀態(tài).當(dāng)列車加速或減速前進(jìn)時，金屬線將偏離豎直方向心從電壓表的讀數(shù)變化可以

測出加速度的大小.

（1）當(dāng)列車向右做勻加速直線運動時，試寫出加速度a與6角的關(guān)系及加速度a與

電壓表讀數(shù)〃'的對應(yīng)關(guān)系.（2）這個裝置能測得的最大加速度是多少？

解答：（1）小球受力如圖所示，由牛頓定律得：一品=陽81an'招1anf）.設(shè)細(xì)金屬絲

mm

與豎直方向型立時，其與電阻絲沖為D,刃間的電壓為小，則

S=%=￡2=C2,故得小8c2=竺（2）因而問的電壓最大值為

s

URABABIhhu

力2,即《x'="2,所以々tax二——g.

2/i

第2單元串并聯(lián)電路電表的改裝

一、串并聯(lián)

1、串聯(lián)

I]=I2R=R|+R2U=UI+U?

2、并聯(lián)

1|+12=IU,=u2

111/、nR.R,

—=——+—=（1）R=—

RR、R,R]+R,

（2）總電阻小于任何一個電阻

（3）某一個電阻變大，總電阻變大

（4）某一支路斷路，總電阻變大

（5）某一支路短路，總電阻為零

3、分壓器

（1）分清負(fù)載和空載時的輸出電壓UCD

（2）CD間接入電阻的大小和多少對輸出電壓的影響

（3）p在中點時的輸出電壓UCD

4、電源的串聯(lián)和并聯(lián)

［例1］已知如圖,兩只燈泡右、乙2分別標(biāo)有“1例V,60W”和“110V,100W”,另外

有一只滑動變阻器R，將它們連接后接入220V的電路中，要求兩燈泡都正常發(fā)光，并使

整個電路消耗的總功率最小，應(yīng)使用下面哪個電路？B

D.

【例2】實驗表明,通過某種金屬氧化物制成的均勻棒中的電流/跟電壓U之間遵循I=kU

3的規(guī)律，其中U表示棒兩端的電勢差，k=0.02A/y3。現(xiàn)將該棒與一個可變電阻器R串聯(lián)

在一起后，接在一個內(nèi)阻可以忽略不計，電動勢為6.0V的電源上。求：(1)當(dāng)串聯(lián)的可

變電阻器阻值R多大時，電路中的電流為0.16A?(2)當(dāng)串聯(lián)的可變電阻器阻值R多大

時，棒上消耗的電功率是電阻R上消耗電功率的1/5?

解：畫出示意圖如右。s*

(1)由/=?U③和“°mA,可求得棒兩端電壓為2V,因一?

此變阻器兩端電壓為4V,由歐姆定律得阻值為25Q。16V>1

(2)由于棒和變阻器是串聯(lián)關(guān)系，電流相等，電壓跟功率成正比，棒兩端電壓為IV,

由/=狂/3得電流為0.02A,變阻器兩端電壓為5V,因此電阻為250Q。

【例3】圖為分壓器接法電路圖，電源電

動勢為E,內(nèi)阻不計，變阻器總電阻為八

閉合電鍵S后，負(fù)載電阻K兩端的電壓U

隨變阻器本身a、h兩點間的阻值&變化

的圖線應(yīng)最接近于右圖中的哪條實線

A.①B.②C.③D.?

解：當(dāng)&增大時，左半部分總電阻增

大，右半部分電阻減小，所以R兩端的電壓U應(yīng)增大，排除④；如果沒有并聯(lián)R,電壓均

勻增大，圖線將是②；實際上并聯(lián)了R,對應(yīng)于同一個R、值，左半部分分得的電壓將比原

來小了，所以③正確，選C。

二、電路的簡化

原則：

I、無電流得支路可以除去

2、等勢點可以合并

3、理想導(dǎo)線可以任意長短

4、理想電壓表斷路，理想電流表短路

5、電容充電完畢時斷路，看成并聯(lián)，電壓相等

方法:

1、電流分支法

2、找交叉點法f兩種方法經(jīng)常一起使用

注意：不漏掉任何一個元件，不重復(fù)用同一個元件

二、電前十句大電谷布則可昇。

(1)電容器跟與它并聯(lián)的用電器的電壓相等。

(2)在計算出電容器的帶電量后，必須同時判定兩板的極性，并標(biāo)在圖上。

(3)在充放電時，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

荷變化情況來判斷電流方向。

(4)如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)

電容器電荷量的差；如果變化前后極板帶電的電

性改變，那么通過每根引線的電荷量等于始末狀

態(tài)電容器電荷量之和。

［例4］已知如圖，電源內(nèi)阻不計。為使電容器的帶電量

增大，可采取以下那些方法：BD。

A.增大品B.增大色C.增大號D.減小修

【例5】已知如圖，R|=30Q,&=15Q,/?3=20。，AB間電壓

U=6V,A端為正C=2uF,為使電容器帶電量達(dá)到Q=2X10"

6C,應(yīng)將R的阻值調(diào)節(jié)到多大？

解：由于心和色串聯(lián)分壓，可知R兩端電壓一定為4V,

由電容器的電容知：為使C的帶電量為2X10-6。其兩端電R3~r

+-__j_/才R

壓必須為IV,所以&的電壓可以為3V或5V。因此&應(yīng)調(diào)

A?----------U-------->B

節(jié)到20Q或4Q。兩次電容器上極板分別帶負(fù)電和正電。

還可以得出：當(dāng)R4由20Q逐漸減小的到4Q的全過程中，通過圖中P點的電荷量應(yīng)

該是4X109c,電流方向為向下。

【例6】如圖所示的電路中，4個電阻的阻值均為R,E為直流電源，其內(nèi)阻可以不計，沒

有標(biāo)明咖…極是正極.平行板電容器兩極板間的距離為d.

在平行極板電容器的兩個平行極板之間有一個質(zhì)量為

m,電量為q的帶電小球.當(dāng)電鍵K閉合時，帶電小球靜

止在兩極板間的中點。上.現(xiàn)把電鍵打開,帶電小球便往

平行極板電容器的某個極板運動，并與此極板碰撞，設(shè)

在碰撞時沒有機械能損失，但帶電小球的電量發(fā)生變化.

碰后小球帶有與該極板相同性質(zhì)的電荷，而且所帶的電

量恰好剛能使它運動到平行極板電容器的另一極板.求

小球與電容器某個極板碰撞后所帶的電荷.

解：由電路圖可以看出，因心支路上無電流，電容器兩極板間電壓，無論K是否閉

合始終等于電阻R3上的電壓。3,當(dāng)K閉合時，設(shè)此兩極板間電壓為。，電源的電動勢為

2

E,由分壓關(guān)系可得—E①

3

小球處于靜止，由平衡條件得以=mg②

d

當(dāng)K斷開，由R和R3串聯(lián)可得電容兩極板間電壓U'為

E3

。=—③，由①③得。=-U④

24

U'表明K斷開后小球?qū)⑾蛳聵O板運動，重力對小球做正功，電場力對小球做負(fù)

功，表明小球所帶電荷與下極板的極性相同，由功能關(guān)系

dU'\2-

7ng——q——=—mv-0(§)

222

因小球與下極板碰撞時無機械能損失，設(shè)小球碰后電量變?yōu)?,由功能關(guān)系得

q'U'-mgd=0——mv2⑥

聯(lián)立上述各式解得q'=」7夕球與下板碰后電荷符號未變，電量為原來的7

66

四、電表的改裝

(1)電流表原理和主要參數(shù)

電流表G是根據(jù)通電線圈在磁場中受磁力矩作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理制成的，口指什偏角

。與電流強度/成正比，即。="/,故表的刻度是均勻的。電流表的主要參數(shù)有，表頭內(nèi)

阻之：即電流表線圈的電阻；滿偏電流號即電流表允許通過的最大電流值，此時指針達(dá)

到滿偏；滿偏電壓U：即指針滿偏時，加在表頭兩端的電壓，故Ugu/小g

（2）電流表改裝成電壓表

方法：串聯(lián)一個分壓電阻K,如圖所示，若量程擴大〃

倍，即w=”,則根據(jù)分壓原理，需串聯(lián)的電阻值R

4

R="R,=（…Rg,故量程擴大的倍數(shù)越高，串聯(lián)的

ug

電阻值越大。

（3）電流表改裝成電流表

方法：并聯(lián)一個分流電阻R,如圖所示，若量程擴+

大n倍，即"=工/，則根據(jù)并聯(lián)電路的分流原理，需0I

4

IR,

要并聯(lián)的電阻值故量程擴大的倍數(shù)越高，并聯(lián)電阻值越小。

底*〃-1

需要說明的是，改裝后的電壓表或電流表，雖然量程擴大了，但通過電流表的最大電

流或加在電流表兩端的最大電壓仍為電流表的滿偏電流/g和滿偏電壓Ug,只是由于串聯(lián)

電路的分壓及并聯(lián)電路的分流使表的量程擴大了。

【例7】、一靈敏電流計，允許通過的最大電流（滿刻度電流）為Ig=50uA,表頭電阻Rg=lk

Q,若改裝成量程為【m=lmA的電流表，應(yīng)并聯(lián)的電阻阻值為Q。若將改裝后

的電流表再改裝成量程為Um=10V的電壓表，應(yīng)再串聯(lián)一個阻值為Q的電阻。（答

案52.6；9944）

【例8】如圖所示，四個相同的電流表分別改裝成兩個安培表和兩個伏特表。安培表Ai

的量程大于A2的量程，伏特表V1的量程大于V2的量程，把它們按圖接入電路，則

安培表A\的讀數(shù)安培表A2的讀數(shù)；

安培表A,的偏轉(zhuǎn)角——安培表A2的偏轉(zhuǎn)角；

伏特表V、的讀數(shù)伏特表V2的讀數(shù)；

伏特表VI的偏轉(zhuǎn)角伏特表V2的偏轉(zhuǎn)角；

解：大于等于大于等于

五、伏安法——電阻的測量

電阻的測量有多種方法，主要有伏安法、歐姆表法，除此以外，還有半偏法測電阻、

電橋法測電阻、等效法測電阻等等.

下面主要介紹伏安法測電阻的電路選擇

1.伏安法測電阻的兩種電路形式（如圖所示）

2.實驗電路（電流表內(nèi)外接法）的選擇

（1）若乙〉旦，一般選電流表的內(nèi)接法。

RARX

（2）若區(qū)〈區(qū)，?般選電流表外接法。

RAR,

六、滑動變阻器的使用

1、滑動變阻器的限流接法與分壓接法的特點

如圖兩種電路中，滑動變阻

器（最大阻值為Ro）對負(fù)載治

的電壓、電流強度都起控制調(diào)節(jié)

作用，通常把圖（a）電路稱為限

流接法，圖（b）電路稱為分壓接

法.

其中，在限流電路中，通RL

E

的電流兒=--------,當(dāng)心＞&時/L主要取決于扁的變化，當(dāng)ROVRL時，兒主要取決于

RL+RO

RL，特別是當(dāng)RO?7?L時，無論怎樣改變Ko的大小，也不會使兒有較大變化.在分壓電路中，

不論Ro的大小如何，調(diào)節(jié)滑動觸頭尸的位置，都可以使人有明顯的變化.

2、滑動變阻器的限流接法與分壓接法的選擇方法

（1）下列三種情況必須選用分壓式接法

①要求回路中某部分電路電流或電壓實現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時（如：測定導(dǎo)體的伏

安特性、校對改裝后的電表等電路），即大范圍內(nèi)測量時，必須采用分壓接法.

②當(dāng)用電器的電阻&遠(yuǎn)大于滑動變阻器的最大值且實驗要求的電壓變化范圍較

大（或要求測量多組數(shù)據(jù)）時,必須采用分壓接法.因為按圖（b）連接時，因&卬,

所以凡與Rup的并聯(lián)值R產(chǎn)凡小而整個電路的總阻約為R。，那么RL兩端電壓5=/R"

=—?%顯然48七°,且七°越小，這種線性關(guān)系越好，電表的變化越平穩(wěn)均勻，越

Ro

便于觀察和操作.

③若采用限流接法，電路中實際電壓（或電流）的最小值仍超過&的額定值時，只

能采用分壓接法.

（2）下列情況可選用限流式接法

①測量時電路電流或電壓沒有要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只是小范圍內(nèi)測量，且RL與

品接近或&略小于Ro,采用限流式接法.

負(fù)載RL上電壓調(diào)節(jié)范負(fù)載RL上電流調(diào)節(jié)范圍相同條件下電路消

圍（忽略電源內(nèi)阻）（忽略電源內(nèi)阻）耗的總功率

限流接R,—巨

法------—EWULWEE

RL+4RL+%&

分壓接￡

—

法E(/L+/a/,)

RL

比較分壓電路調(diào)節(jié)范圍較分壓電路調(diào)節(jié)范圍較大限流電路能耗較小

大

②電源的放電電流或滑動變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法的要求時，采

用限流式接法.

③沒有很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時，可考慮安裝簡便

和節(jié)能因素采用限流式接法.

【例9】用伏安法測量某一電阻凡阻值，現(xiàn)有實驗器材如下：待測電阻凡.（阻值約5

Q，額定功率為1W）；就表A1（量程0~0.6A,內(nèi)阻0.2Q）；電流表A2（量程0~3A,

內(nèi)阻0.05Q）；電壓表V］（量程0~3V,內(nèi)阻3kQ）；電壓表V2（量程0~15V,內(nèi)阻15k

Q）;滑動變阻器品（0~50Q）,蓄電池（電動勢為6V）、開關(guān)、導(dǎo)線.

為了較準(zhǔn)確測量當(dāng)阻值，電壓表、電流表應(yīng)選,并畫出實驗電路圖.

解題方法與技巧：由待測電阻上額定功率和阻值的大約值，可以計算待測電阻&的

額定電壓、額定電流的值約為

U=4PR-Vlx5七2.2V,1=y/P/RaVT/5=0.45A.貝ij

電流表應(yīng)選電壓表應(yīng)選V1.

又因xR\，=V0.2x3000=24.5Q>RX,則電流表

必須外接.

因為滑動變阻器的全阻值大于被測電阻R”故首先考慮

滑動變阻器的限流接法，若用限流接法，則被測電阻凡上的

E6

最小電流為/min=—=—^―=0.11AV/械，故可用限流電路.電路如圖所示.

E、+R5+50

【例10】某電流表的內(nèi)阻在0.1Q?0.2Q之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，可選用的器材如下：

A.待測電流表4（量程0.6A）；B.電壓表片（量程3V,內(nèi)阻約2kQ）

C.電壓表匕（量程15V,內(nèi)阻約10k@；D.滑動變阻器心（最大電阻10Q）

E.定值電阻&（阻值5Q）F.電源E（電動勢4V）

G.電鍵S及導(dǎo)線若干

（1）電壓表應(yīng)選用；（2）畫出實驗電路圖；

（3）如測得電壓表讀數(shù)V,電流表讀數(shù)/,則電流表Ai內(nèi)阻表達(dá)式為：R，\=一。

解：利用電壓表指電壓，電流表指電流的功能，根據(jù)歐姆定律R=3計算電流表的內(nèi)

I

2

阻。由于電源電動勢為4V,在量程為15V的電壓表中有一的刻度沒有利用，測量誤差較

3

大，因而不能選；量程為3V的電壓表其量程雖然小于電源電動勢,

但可在電路中接入滑動變阻器進(jìn)行保護(hù)，故選用電壓表V1。由于電

流表的內(nèi)阻在0」Q?0.2Q之間，量程為0.6A,電流表上允許通過

的最大電壓為0.12V,因而伏特表不能并聯(lián)在電流表的兩端，必須

將一個阻值為5Q的定值電阻義與電流表串聯(lián)再接到伏特表上，才

滿足要求。滑動變阻器在本實驗中分壓與限流的連接方式均符合要

求，但考慮限流的連接方式節(jié)能些，因而滑動變阻器采用限流的連接方式。故本題電壓

表選用V1；設(shè)計電路圖如圖1所示；電流表Ai內(nèi)阻的表達(dá)式為：/?A=J-/?2?

七、針對訓(xùn)練

1.在如圖所示的電路中，R尸危=色，在。、c間和仄c間均接有用

電器，且用電器均正常工作，設(shè)&、&、R3上消耗的功率分別為2、3、

P3,貝U（）

A.P,>P2>P3B.Pt>P3>P2

C.Pt>P2=PiD.因用電器的阻值未知，無法比較三個功率的大小

2、如圖所示的電路中，L,>L2為“220V、100W”燈泡，L3>L4為“220V,40W”

燈泡，現(xiàn)將兩端接入電路，其實際功率的大小順序是（

A./>4>8>尸3>尸2B.尸4>尸1>22>尸3

C.?|>尸4>巳>尸3

D.Pl>P4>Pi>P2

3、如圖所示，把兩相同的電燈分別拉成甲、乙兩種電路，

甲電路所加的電壓為8V,乙電路所加的電壓為14Vo調(diào)

節(jié)變阻器R和R2使兩燈都正常發(fā)光，此時變阻器消耗的

電功率分別為P巾和P4,下列關(guān)系中正確的是（）

A.P甲〉PLB.尸中<P乙

C.P甲=P乙D.無法確定

5、如圖，D為一插頭,可接入電壓恒定的照明電路中，a、

b、c為三只相同且功率較大的電爐，a靠近電源，b、c離電

源較遠(yuǎn)，而離用戶電燈L很近，輸電線有電阻。關(guān)于電爐接

入電路后對電燈的影響，下列說法中正確的是（）

A.使用電爐a時對電燈的影響最大

B.使用電爐b時對電燈的影響比使用電爐a時大

C.使用電爐c時對電燈幾乎沒有影響

D.使用電爐b或c時對電燈影響幾乎一樣

6、一盞電燈直接接在恒定的電源上，其功率為100W,若將這盞燈先接上一段很長的導(dǎo)線

后，再接在同一電源上，在導(dǎo)線上損失的電功率是9W,此時電燈實際消耗的電功率（）

A.等于91WB.小于91W

C.大于91WD.條件不足，無法確定

7、把兩個標(biāo)有“6V、3W”和“6V、4W”的小燈泡串聯(lián)，則串聯(lián)電路允許達(dá)到的最大功

率是_____W；把這兩個小燈泡并聯(lián)，則并聯(lián)電路允許達(dá)到的最大功率是_____W。

8、如圖所示的電路中，R|=10Q,R2=4Q,R3=6Q,R4=3Q,

U=2.4V。在ab間接一只理想電壓表，它的讀數(shù)是；

如在ab間接一只理想電流表，它的讀數(shù)是。

12.如圖所示是電飯煲的電路圖，5,是一個控溫開關(guān)，手動閉合

后，當(dāng)此開關(guān)溫度達(dá)到居里點（103℃）時，會自動斷開，出是一個自動控溫開關(guān)，當(dāng)溫

度低于70℃時，會自動閉合；溫度高于80℃時，會自

動斷開.紅燈是加熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈.

分流電阻RI=R2=500Q，加熱電阻絲心=50Q,兩燈

電阻不計.

（1）分析電飯煲的工作原理.

（2）如果不閉合開關(guān)S”能將飯煮熟嗎？

（3）計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電

功率之比

參考答案

1.A2、D3、A5、D6、BD7、21/4W、7W8、1.8V、2/3A

12、（1）電飯煲盛上食物后，接上電源，&自動閉合，同時手動閉合S”這時黃燈短

路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80℃時，$2自動斷開，Si仍閉合；水燒開后，

溫度升高到103C時，開關(guān)區(qū)自動斷開，這時飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)，

由于散熱，待溫度降至70℃時:S2自動閉合，電飯煲重新加熱，溫度達(dá)到80℃時，出又

自動斷開，再次處于保溫狀態(tài).

（2）如果不閉合開關(guān)S”則不能將飯煮熟，因為只能加熱到80℃.

u2u2

（3）加熱時電飯煲消耗的電功率P尸上一，保溫時電飯煲消耗的電功率尸2=」一，

R并與+R并

_..?凡尺3500x50c500c“h-

兩式中Rn=-2-=----------Q=——Q.從而有

凡+冬500+5011

&+R并500+500/11

P"Pi=-500/11-='2'

第3單元閉合電路歐姆定律

一、電源

1、內(nèi)部非靜電力搬運電荷，對電荷做功

2、兩極出現(xiàn)電勢差

3、內(nèi)部非靜電力做功，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，外部電流做功，把電能轉(zhuǎn)化成

其他形式的能

非靜電力做功E=V

二、電動勢電動勢=

電荷電量q

意義：1、表示把其他形式的能量轉(zhuǎn)化成電能的本

領(lǐng)的物理量

2、等于電源沒接入電路時兩極間的電壓

三、外電路和內(nèi)電路

1、在任何電路中，有E=U外+U內(nèi)（類比：掙錢和花錢）

2、外電路和內(nèi)電路電流的流向

四、閉合電路歐姆定律

E

E=U外+U內(nèi)即E=IR+Ir/=----

R+r

閉合電路中的電流強度跟電源的電動勢成正比，跟電路的總電阻成反比。（比較兩

個歐姆定律的異同）

閉合電路歐姆定律的表達(dá)形式有：

E

①后〃夕計〃內(nèi)②/=-----（/、火間關(guān)系）③U=E-Ir（U、/間關(guān)系）

R+r

R

@U=------E（〃、4間關(guān)系）

R+r

E

五、路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系E=IR+

R+r

R變大，I減小，U內(nèi)減小，U外變大

(1)R—>8]—?0,Ir~?0,

(2)R——N,Io=E/r,短路電流

六、U外?I的圖象

U外=—Ir+E

1、電動勢

2、短路電流I。

3、r=E/Io=tan。

七、閉合電路中的功率

EI=U外XI+U內(nèi)XI

總功率輸出功率內(nèi)耗功率

八、輸出功率的最大值

FF2

輸出P=〃R=(------>xR得p=---------------

R+r八廠c

R+—+2r

R

戶￡2

當(dāng)R=一時，即R=i>時，輸出P最大，此時P--

R4r

九電動勢和內(nèi)阻的測量

例題匯總

【例1】已知如圖，E=6V,r=4Q,兆=2Q,是的變化范圍是0、10

Q。求：①電源的最大輸出功率；②用上消耗的最大功率；③必上消耗的

最大功率。

解：①尼=2Q時，外電阻等于內(nèi)電阻，電源輸出功率最大為2.25W；

②用是定植電阻，電流越大功率越大，所以用=0時吊上消耗的功率最大

為2W；③把用也看成電源的一部分，等效電源的內(nèi)阻為6Q,所以，當(dāng)

用=6Q時，用上消耗的功率最大為1.5W。

【例2】電源的內(nèi)阻不可忽略.已知定值電阻用=10Q,兄=8。.當(dāng)電鍵S接位置1時,

電流表的示數(shù)為0.20A.那么當(dāng)電鍵S接位置2時，電流表的示數(shù)——.

可能是下列的哪些值I—

A.0.28AB.0.25AC.0.22AD.0.19A2R

解：電鍵接2后，電路的總電阻減小，總電流一定增大，所以|不2

不可能是0.19A.電源的路端電壓一定減小，原來路端電壓為2V,一I1/1

所以電鍵接2后路端電壓低于2V,因此電流一定小于0.25A.所以只能選C。

【例3】如圖所示，電源電動勢為6,內(nèi)電阻為r.當(dāng)滑動變阻器

的觸片/從右端滑到左端時，發(fā)現(xiàn)電壓表片、%示數(shù)變化的絕對值

分別為和44,下列說法中正確的是

A.小燈泡4、A變暗,?變亮B.小燈泡及變暗,Zi＞?變亮

C.44&D.4[/〉△員

解：觸片戶從右端滑到左端，總電阻減小，總電流增大，路端

電壓減小。與電阻蟬聯(lián)串聯(lián)的燈泡％、心電流增大，變亮，與電阻

并聯(lián)的燈泡及電壓降低，變暗。△減小，“增大，而路端電壓U=仄+〃減小，所以〃的

變化量大于〃的變化量，選BD。

【例4】如圖所示，圖線a是某一蓄電池組的伏安特性曲線，

圖線6是一只某種型號的定值電阻的伏安特性曲線.若已知該

蓄電池組的內(nèi)阻為2.0Q,則這只定值電阻的阻值為Q。

現(xiàn)有4只這種規(guī)格的定值電阻，可任意選取其中的若干只進(jìn)行

組合，作為該蓄電池組的外電路，則所組成的這些外電路中，

輸出功率最大時是W?

解：由圖象可知蓄電池的電動勢為20V,由斜率關(guān)系知外

電阻阻值為6。。用3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，外電阻等

于2Q,因此輸出功率最大為50W。

例5：.滑動變阻器的兩種特殊接法。

在電路圖中，滑動變阻器有兩種接法要特別引起重視：

⑴右圖電路中，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭戶從a端滑向b

端的過程中，到達(dá)中點位置時外電阻最大，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：Ai的示數(shù)?直減小，而

A?的示數(shù)一直增大。

⑵右圖電路中，設(shè)路端電壓〃'不變。當(dāng)滑動變阻器的滑動觸

頭P從a端滑向6端的過程中，總電阻逐漸減??；總電流/逐漸

增大；用兩端的電壓逐漸增大，電流4也逐漸增大（這是實驗中

常用的分壓電路的原理）；滑動變阻器r左半部的電流/先減小后增大、

[例6].黑盒問題。如圖所不，黑盒有

四個接線柱，內(nèi)有4只阻值均為6Q的電

阻，每只電阻都直接與接線柱相連。測得

兄產(chǎn)6Q,兄＜.=兄＜1=10Qo后”=幾1=兄產(chǎn)4Q,試

畫出黑盒內(nèi)的電路。

解：由于最小電阻是幾=幾=幾1=4Q,只有2只6Q串聯(lián)后再與1只6Q并聯(lián)才能出現(xiàn)

4Q,因此be、cd、仍間應(yīng)各接1只電阻。再于間接1只電阻，結(jié)論正合適。

十、電路故障問題的分類解析

1.常見的故障現(xiàn)象

斷路：是指電路兩點間（或用電器兩端）的電阻無窮大，此時無電流通過，若電源正

常時，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，整個電路的電勢差全部降落在該處，其它各處均無電壓降落（即

電壓表不偏轉(zhuǎn)）。

短路:是指電路兩點間（或用電器兩端）的電阻趨于零，此時電路兩點間無電壓降落,

用電器實際功率為零（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，可以用電壓表測量各部分電路上的電壓，通過

對測量電壓值的分析，就可以確定故障。在用電壓表檢查時，一定要注意電壓表的極性正

確和量程符合要求。

電流表檢查法：當(dāng)電路中接有電源時，可以用電流表測量各部分電路上的電流，通過

對測量電流值的分析，就可以確定故障。在用電流表檢查時，一定要注意電流表的極性正

確和量程符合要求。

歐姆表檢查法：當(dāng)電路中斷開電源后，可以利用歐姆表測量各部分電路的電阻，通過

對測量電阻值的分析，就可以確定故障。在用歐姆表檢查時，一定要注意切斷電源。

試電筆檢查法：對于家庭用電線路，當(dāng)出現(xiàn)故障時，可以利用試電筆進(jìn)行檢查。在用

試電筆檢查電路時，一定要用手接觸試電筆的上金屬體。