高中物理选修3-1恒定电流
46页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
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