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高中物理选修3-1恒定电流

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  • 卖家[上传人]:小**
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  • 上传时间:2018-11-16
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    • 1、物理3-1 恒定电流复习,一、电流,1、性质:标量,大小:IQ/t,表示单位时间内通过导体横截面的电量,2、方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,导体中电流方向:从电势高处流向电势低处,电源:内部从电势低处流向电势高处,外部从电势高处流向电势低处,3.对于金属导体有I=nqvS,(n为单位体积内的自由电子个数,S为导线的横截面积,v为自由电子的定向移动速率,二、部分电路欧姆定律实验定律,1、内容:导体中的电流跟导体两端电压成正比, 跟导体的电阻成反比。,2、表达式: I=U/R,变形式: R=U/I,3、适用条件:金属导电或电解质导电.不适用气体导电.,4、伏安特性曲线,三、电阻定律,1、内容:导体的电阻跟导体的长度成正比,跟它的横截面积成反比。,2、表达式: R= L/S,3、电阻率:与导体的材料和温度有关。,一般金属的电阻随温度的升高而增大。某些材料电阻率降低到绝对零度附近时,减小到零,这种现象称为超导。,四、电功 电功率焦耳定律(实验定律),1、电流做功实质上是电场力推动自由电荷定向移动所做的功.,2、电流做功的过程伴随着电能和其它形式的能的转化.,3、表达式 WUIt (

      2、定义式),(2)、电功率,1、表示电流做功快慢的物理量,2、表达式 PUI (定义式),(1)、电功,(3)、焦耳定律(实验定律),1、内容:,2、公式 QI2Rt (定义式),(4)、两种电路,1、纯电阻电路:,WUItI2Rt,PUII2R,QI2RtUItW,2、非纯电阻电路:含有电动机、电解槽的电路,欧姆定律不再适用,电功 WUItI2Rt,电功率 PUII2R,电热 QI2RtUIt,五、路端电压:r,讨论:,从上式可以看出:,RI,U外、U内,当R时,I=0、U外=E、U内=0(也称为断路时),RI,U外、U内,当R=0时,I=E/r(短路电流强度)U外=0、U内=E,六、闭合电路的U-I图线,右图中a为电源的U-I图象; b为外电阻的U-I 图象; a的斜率的绝对值表示内阻大小; a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势; b的斜率的绝对值表示外电阻的大小; 两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压; 该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率;,七.电源的功率和效率,讨论:电源的输出功率,可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示,,而当内外电阻相等时, 电

      3、源的输出功率最大为,功率:,电源的输出功率P出=UI,电源内部消耗的功率Pr=I 2r,电源的总功率 PE=EI,电源的效率:,(最后一个等号只适用于纯电阻电路),例1:如图所示直线A为电源的U-I图线,直线B为电阻的U-I图线,用该电源和该电阻组成闭合电路,则电源的输出功率和电源的效率分别是: ( ) A. 4W, 33% B. 2W, 33.3% C. 2W, 67% D. 4W, 67%,解:由图线可知R =1 , E=3V r=0.5,虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率,P出=4W,P总=EI=6W,= P出 / P总=4/6=67%, 临界电阻法,选择方法:令 R0= RARV, 试触法,选择方法:将电压表分别接a、b两点,1、内接法与外接法的选择,内接法,外接法,R测 R真,R测 R真,内接法,外接法,条件:未给出R的估计阻值,条件:已给出R的估计阻值,2、限流与分压, 电路特点,分 压,电路图,滑动头从a滑向b R0上电压变化范围 ( 设 r = 0 ),o,接通电键时滑动头 初始位置应处于,a 端,a 端,限 流,、选择方法 限流接法 分压接法:,( 通常情况 ),电

      4、流、电压能达到要求的调节范围; 不超过测量仪表的量程, 不超过各元件允许的最大电流。,(三种特殊条件),a 、要求某部分电路的电压或电流从零开始连续可调。,b、采用限流接法时无论怎样调节滑动变阻器,电路中 的电流(电压)都会超过电表量程或元件允许的最大电流。,c、用电器电阻远大于滑动变阻器电阻,不利于测量获得多组数据。,+,_,分 压 外 接,+,_,分 压 外 接,+,_,分 压 外 接,+,_,分 压 外 接,+,_,分 压 外 接,分 压 内 接,二、电流表G改为电压表V,1、电流表改装电压表的原理:,串联一个电阻,分担一部分电压,【例】满偏电流Ig=500uA,内阻Rg=200的电流表G, 要把它改装成为量程为3V的电压表,应串联一个多大的分压电阻。,解:满偏电压,Ug=IgRg=0.1V,需电阻分压,UR=U量程-Ug=2.9V,分压电阻,或直接由下式来求,2、分压电阻的计算,分压电阻,注意:电压表量程越大,分压电阻越大,这就是通常电压表内阻很大的原因。,电压表内阻,1、表头改装电流表的原理:,并联一个电阻,分担一部分电流,三、把表头G改为电流表A,【例】满偏电流Ig=500

      5、uA, 内阻Rg=200的电流表G, 若把它改装成为量程为3A的电流表,应并联一个多大的分流电阻?,解:并联端电压,Ug=IgRg=0.1V,R需分电流,IR=I量程-Ig=2.9995A,分流电阻,或直接由下式来求,2、分流电阻的计算,分流电阻,电流表内阻,注意:电流表量程越大,分流电阻越小,这就是通常电流表内阻很小的原因。,串联电路,并联电路,分压,分流,总结:小量程电流表的改装,1、电路图:,四、多量程电压表,1、电路图:,五、多量程电流表,测金属丝电阻率实验步骤:,1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出导线的横截面积S.,2按如图所示的原理电路图连接好 用伏安法测电阻的实验电路。,3用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属 导线的有效长度l, 反复测量3次,求出其平均值。,4把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后, 闭合电键S。改变滑动变阻器滑动片的位置, 读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,断开电键S,求出导线电阻R的平均值。,5.将测得的R、l、d值,代入电阻率计算公式 中,计算出金属

      6、导线的电阻率。,6拆去实验线路,整理好实验器材。,一. 实验目的,描绘小灯泡的伏安特性曲线,并分析曲线的变化规律,二. 实验原理,测出多组小灯泡的U、I,并绘出I-U图象.由图象的斜率反映电阻与温度的关系,三. 实验器材,小灯泡(3.8 V 0.3 A),电流表,电压表,滑动变阻器,学生电源、开关和导线坐标纸、铅笔,R0,四.电路设计,开关闭合前,滑片该放在哪里?,实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线,3重复测量:用同样的方法测量并记录12组U值和I值.,五.实验步骤,1连接电路:按实验电路图连好电路(注意开关应断开,滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零),2测量数据:闭合开关S,调节滑动变阻器,记录一组电压U和电流I值,5.描绘曲线:在坐标纸上,以U为横坐标、I为纵坐标建立 直角坐标系,并根据表中数据描点,先观察所描点的走向,再用平滑曲线连接各点得到IU图线.,4.整理器材:断开开关S,整理好器材,图象反映了小灯泡的电阻随温度有什么样的变化规律?,实验原理:,实验目的: 测定电池的电动势和内电阻。,如图1所示,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组I、U值,利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、

      7、r值,最后分别算出它们的平均值。,此外,还可以用作图法来处理数据。,即在坐标纸上以I为横坐标,U为纵坐标,用测出的几组I、U值画出U-I图象(如图2)所得直线跟纵轴的交点即为电动势E值,图线斜率的绝对值即为内电阻r的值.,实验器材:,待测电池,电压表( 0-3V ), 电流表(0-0.6A), 滑动变阻器(10), 电键,导线。,实验步骤:,1电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按电路图连接好电路。,2把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。,3闭合电键,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录一组数据(I1、U1),用同样方法测量几组I、U的值。,4打开电键,整理好器材。,5处理数据,用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。,注意事项:,1为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的1号干电池。,2要测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些,,3在画U-I图线时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。,4干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,这时,在画U-I图线时,纵轴的刻

      8、度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻,这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。,1、电路图:,六、欧姆表原理,2、构造:,3、原理:,1)两表笔短路调零,相当于被测电阻Rx0,调节R使,表头电流满偏Ig处,对应欧姆表零刻度(右侧),2)两表笔断路,相当于被测电阻Rx,此时I0,指针不偏转,表头电流I0处,对应欧姆表刻度(左侧),3)测量电阻Rx,被测电阻为Rx, ,指针指到某确定位置,表头电流I与电阻Rx一一对应,但不是线性关系,表盘刻度不均匀,1、电路图:,七、多用电表的原理,2、构造:,机械调零:在表盘和选择开关之间还有一个定位螺丝,用它可以进行机械调零,即旋转该调零螺丝,在不接入电路中时,可使指针指在左端电流“0”刻线。(即电阻“ ”处),返回,欧姆调零:将选择开关置于欧姆表某一挡后,红、黑表笔短接,使指针指向右端电流满偏处。(即右端电阻“0”位置)。,返回,欧姆调零:Ig=E/(r+R0+rg),R=0,I= E/(r+R0+rg+R),E,r,Ig,rg,R0,返回,使用欧姆档测电阻的步骤?,机械调零,欧姆档,选择倍率,欧姆调零,偏角大,偏角小,读数,阻值等于读数乘倍率,中间附近,换小倍率,换大倍率,使指针尽可能靠近刻度盘的中央位置时读数误差小.R=表头示数倍率,步骤:,4、待测电阻要跟别的元件和电源断开,5、不要用手碰触表笔的金属,2、合理选择倍率,使指针尽可能靠近刻度盘的中央位置,7、使用完毕应当拔出表笔,并把选择开关旋至OFF档或 交流电压最高档,注意点:,1、多用电表在使用前,一定要观察指针是否指向电流的零刻度。若有偏差,应调整机械零点,3、换用欧姆档的量程时,一定要重新调整欧姆零点,6、要用欧姆档读数时,阻值等于表头示数乘以选择开关所 指的倍率,

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