
恒定电流复习课件人教版必修3.ppt
86页第十一章第十一章 恒定电流恒定电流06-12-10知识脉络知识脉络电源电源:电动势电动势 E=W非非/q 内阻内阻 r =U'/I功与能功与能:电功电功 W=qU=UIt电功率电功率 P=UI热功率热功率 P=I 2R电路电路基本基本规律规律电阻定律电阻定律 R=r r L/S(温度不变时温度不变时)欧姆定律欧姆定律: (纯电阻纯电阻) 部分电路部分电路 闭合电路闭合电路 I=U/R I=E/(R+r)焦耳定律焦耳定律: Q=I2Rt电路的电路的基本连基本连接方式接方式串联电路:特点串联电路:特点( I ) 分配规律:分配规律:并联电路:特点并联电路:特点(U ) 分配规律:分配规律:实际应用:滑动变阻器的接法、表的改装、电阻的测实际应用:滑动变阻器的接法、表的改装、电阻的测 量、分析电路故障、含容电路分析等量、分析电路故障、含容电路分析等表征表征电路电路特征特征的基的基本量本量电流电流 I=Q/t电阻电阻 R=U/I电压电压 Uab=Wab/q =j ja-j-jb一、部分电路的基本一、部分电路的基本概念和规律概念和规律1、电流、电流(1)电流形成电流形成——电荷的定向移动形成电流。
电荷的定向移动形成电流 内因:有大量自由电荷,外因:有电压内因:有大量自由电荷,外因:有电压(电场电场) (2)电流强度电流强度I ①①定义式:定义式: (A)基本单位基本单位 mA A ②②微观决定式:微观决定式:I= nqSv (大量电荷定向运动大量电荷定向运动) 推导所依据模型:圆柱形流体推导所依据模型:圆柱形流体 区别:电流传导速率区别:电流传导速率(3×108m/s ) 定向运动速率定向运动速率(10 -5m/s ) ③③流向:规定为流向:规定为+q定向移动方向定向移动方向 电源外:电源外:I由由“+”→“−”;内部;内部I由由“−”→“+” ④④测量:测量:用电流表(内阻小)串入被测电路用电流表(内阻小)串入被测电路 2.电阻电阻R、、电阻率电阻率r r(1)电阻电阻R——表征导体对电流阻碍作用的物理量表征导体对电流阻碍作用的物理量 ①①产生机理:是由于电荷定向运动时与正离子频产生机理:是由于电荷定向运动时与正离子频繁繁碰撞碰撞使定向运动被破坏而形成的。
使定向运动被破坏而形成的 在电压在电压U 加速作用下,电子获得动能加速作用下,电子获得动能→碰撞中碰撞中将动能转化为热将动能转化为热→电能转化为内能电能转化为内能(纯电阻纯电阻) ②②定义式:定义式: (( )) ⑤⑤二极管正向导通电阻很小,反向截止电阻很大二极管正向导通电阻很小,反向截止电阻很大.③③决定式:温度一定时决定式:温度一定时 (电电阻定律阻定律)④④测量:伏安法、欧姆表测量:伏安法、欧姆表(2) 电阻率电阻率r r :由材料和温度决定由材料和温度决定 ·m)电阻率电阻率r r金属材料的电阻率:随金属材料的电阻率:随 T↑→r r ↑ 如灯丝(钨丝)如灯丝(钨丝)某些合金的电阻率:不随某些合金的电阻率:不随 T改变,适合改变,适合做标准电阻如锰铜、康铜做标准电阻如锰铜、康铜 某些材料的电阻率:随某些材料的电阻率:随 T↑→r r ↓ 如石墨、铸铁如石墨、铸铁半导体的电阻率:随半导体的电阻率:随 T↑→r r ↓ 热敏电阻热敏电阻超导体的电阻率:超导体的电阻率:r r = 0 (无电流热效应无电流热效应)实验:测导体的电阻率实验:测导体的电阻率r r 。
伏安法、螺旋测微器伏安法、螺旋测微器3.电压电压U(1)电压电压U——导体两端的电势差导体两端的电势差 单位:单位: V、、 mV、、 V(2)定义式:定义式: 数值上等于移动单位电荷电场力做的功数值上等于移动单位电荷电场力做的功 也等于移动单位电荷所消耗的电能也等于移动单位电荷所消耗的电能3)电势降落:电势降落: U= IR (也叫电压降也叫电压降) 电压降数值上等于移动单位电荷所产生电压降数值上等于移动单位电荷所产生的的“电热电热”4)测量:用电压表测量:用电压表(内阻大内阻大)并联到被测电路并联到被测电路上概念题概念题•下列说法错误的是下列说法错误的是(( ))A.只要导体两端有持续的电压,就能产生只要导体两端有持续的电压,就能产生稳恒电流稳恒电流B. 电荷定向运动的方向就是电流的方向电荷定向运动的方向就是电流的方向C. 因为电流有方向,所以电流强度是矢量因为电流有方向,所以电流强度是矢量D. 若沿正反方向通过某截面的正负电荷相若沿正反方向通过某截面的正负电荷相等,则电流强度为零等,则电流强度为零ABCD概念题概念题• 用用P=U2/R求出的求出的“220,,40W”的白炽灯泡的电的白炽灯泡的电阻为阻为1210 ,而用多用电表测得其电阻只有,而用多用电表测得其电阻只有90 ,你分析这其中的阻值相差悬殊的主要原因是什,你分析这其中的阻值相差悬殊的主要原因是什么?么? (( )) A. 这是不正常的,一定是测错了,读错了数这是不正常的,一定是测错了,读错了数 B. 两个阻值悬殊是正常的,因为欧姆表测电阻的两个阻值悬殊是正常的,因为欧姆表测电阻的误差大误差大 C. 这是不正常的,可能出厂时把灯泡的功率标错这是不正常的,可能出厂时把灯泡的功率标错了了 D. 这是正常的,这是正常的,1210 是正常工作状态是正常工作状态(温度很温度很高高)的阻值,的阻值,90 是常温下的阻值是常温下的阻值D (5)在自动恒温装置中,某种半导体材料的电阻在自动恒温装置中,某种半导体材料的电阻率与温度的关系如图所示,这种材料具有率与温度的关系如图所示,这种材料具有发热发热和和控温控温双重功能.通电后,其电功率双重功能.通电后,其电功率 (( )) A.先增大后减小;.先增大后减小; B.先减小后增大;.先减小后增大; C.一直不变;.一直不变; D.无法确定..无法确定.电功率:电功率:UI = P ↑升温升温→发热发热A电压电压U不变。
不变0~t1内:内:t↑→r r↓→ I↑= U/Rt1~t2内:内:t↑→r r↑→ I↓→P↓→控温控温 (7)如图所示,如图所示,P是一个表面均匀镀有很薄是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管,其长度为电热膜的长陶瓷管,其长度为l,直径为,直径为D,镀膜材料的电阻率为,镀膜材料的电阻率为r r,膜的厚度为,膜的厚度为d..管两端有导电金属箍管两端有导电金属箍M、、N.现把它接入电.现把它接入电路中,测得路中,测得M、、N两端电压为两端电压为U,通过它的,通过它的电流为电流为I.则金属膜的电阻率的值为多少?.则金属膜的电阻率的值为多少?电热膜的模型:展开电热膜的模型:展开成一张纸成一张纸.典型例题典型例题 来自质子源的质子 来自质子源的质子(初速度为零初速度为零),经一,经一加速电压为加速电压为800kV的直线加速器加速,形成的直线加速器加速,形成电流强度为电流强度为1mA的细柱形质子流,已知质的细柱形质子流,已知质子电荷子电荷e==1.60×10-19C.这束质子流每秒打.这束质子流每秒打到靶子的质子数为多少?假定分布在质子到靶子的质子数为多少?假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距束中与质子源相距l 和和 4l的两处,各取一段的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为分别为n1和和n2,则,则 为多大?为多大? 此电场中的细柱形质子流中各处此电场中的细柱形质子流中各处电流强度相等电流强度相等测电阻率例题测电阻率例题 测金属丝的电阻率的实验中:测金属丝的电阻率的实验中:①①测量长度应选用测量长度应选用 ,金属丝,金属丝的长度是指的长度是指 ;;②②用伏用伏安法测其电阻时,通过电阻丝的电流安法测其电阻时,通过电阻丝的电流不宜不宜 ,这是因为金属丝的电阻率,这是因为金属丝的电阻率随随 ;为此,实验中在;为此,实验中在电流表的电流表的3A和和0.6A的两个量程中,应的两个量程中,应选用选用 档为好。
档为好毫米刻度尺毫米刻度尺接入电路的长度接入电路的长度过大过大温度升高而增大温度升高而增大0.6A测电阻率测电阻率 某实验小组在测量金属电阻率时,主要实验步某实验小组在测量金属电阻率时,主要实验步骤如下,其中哪些做法是不正确的( 骤如下,其中哪些做法是不正确的( ) ) AA. 用螺旋测微器在金属线三个不同部位各测一次用螺旋测微器在金属线三个不同部位各测一次 直径,取其平均值为直径,取其平均值为d BB. 用米尺测量出整个金属线的长度三次取其平均用米尺测量出整个金属线的长度三次取其平均值为值为L CC. 选用电流表外接线路来测电阻,多次测量取平选用电流表外接线路来测电阻,多次测量取平均值为均值为R DD. 将测得的将测得的d、、L、、R 代入公式 代入公式 ,算,算出电阻率出电阻率ρBC4. 部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律(1)实验定律:实验定律: (决定式、因果关系决定式、因果关系) 实验方法:控制变量法实验方法:控制变量法 电压降:电压降:U=IR电阻定义:电阻定义:R=U/I(2)图像:图像:IUOR2R1(3)适用条件:纯电阻电路适用条件:纯电阻电路UIOR2R1U1I1工作点工作点例题例题 如图所示,为材料相同、长度相同的导体如图所示,为材料相同、长度相同的导体A和和B分别接在电源上得到的分别接在电源上得到的I~U图象,由图可知图象,由图可知 (1)电阻电阻 RA: RB=? (2)两导体的横截面积之比两导体的横截面积之比 SA: SB =?? (3)两导体串联接入电路导两导体串联接入电路导 体两端的电压之比体两端的电压之比UA: UB= ?? (4)两导体并联接入电路中,两导体中自由电子定两导体并联接入电路中,两导体中自由电子定向移动的速率之比向移动的速率之比vA : vB=? (5)如果导体的电阻随温度升如果导体的电阻随温度升 高而增大,请你定性画出导体高而增大,请你定性画出导体 的的I ~UU 图线。
图线 UIO212O4I/AU/VAB1 : 22 : 11 : 21 : 15.电功、电功率、电热、热功率电功、电功率、电热、热功率(1)电功电功W ——电流做的功即电场力移动电荷电流做的功即电场力移动电荷做功做功. 电流做的功量度消耗的电能电流做的功量度消耗的电能 W= Uq =UIt (J) (其中其中q=It ) 测量:用电能表测量:用电能表(电表电表)1度电度电=1kW·h (2)电功率电功率P:: P =W/t=UI ( W、、kW ) (3) 电热电热Q: Q =I2Rt (焦耳定律焦耳定律) (4)热功率热功率 P热热= Q/t =I2R(5)电功与电热的关系:电功与电热的关系: 纯电阻电路中:纯电阻电路中:W电电 = Q → UIt = I2Rt → U= IR 或或 I=U/R P电电= P热热 → UI= I2R=U2/R 非纯电阻电路中非纯电阻电路中(电动机、电解槽电动机、电解槽):: W电电 = W其他其他+ Q 即即 UIt = W其他其他+ I2Rt → UIt >>I2Rt → U>>IR I< U/R 或或 UI = P机机 + I2R 电动机电动机 ①①通电不转动时:通电不转动时: P电电= P热热 ②②通电转动时:通电转动时: P电电 = P机机 + I2R 例题例题•某电表规格为某电表规格为3000 r/kW·h,则,则 100W的灯点亮多少时间耗的灯点亮多少时间耗1度电?度电? 40W的灯用几小时耗电的灯用几小时耗电1度?度? 40W的灯用电的灯用电1h时间内,电表转了多时间内,电表转了多少转?少转?10h25h120r• 理发用的电吹风机中有电动机和电热丝,理发用的电吹风机中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电阻丝给空气加热,电动机带动风叶转动,电阻丝给空气加热,得到热风将头发吹干。
设电动机线圈的电得到热风将头发吹干设电动机线圈的电阻为阻为R1,它与电热丝的电阻,它与电热丝的电阻R2相串联,接相串联,接到直流电源上,电吹风机两端电压为到直流电源上,电吹风机两端电压为U,电,电流为流为I,消耗的电功率为,消耗的电功率为P,则有(,则有( )) A. UI > P B. P = I2( R1 +R2 ) C. UI = P D. P > I2( R1 +R2 )CD例题例题 如图所示,电阻如图所示,电阻R1=20 ,电动机的电阻,电动机的电阻R2=10 ,当断开电键时,电流表的示数是,当断开电键时,电流表的示数是0.5A,当电键合上后,电动机转动起来,,当电键合上后,电动机转动起来,电路两端的电压电路两端的电压U不变,则电流表示数不变,则电流表示数I和和电路消耗的电功率电路消耗的电功率P应是(应是( )) A. I = 1.5A B. I < 1.5A C. P =15W D. P< 15WBD UMR1R2AK6. 串并联电路的规律串并联电路的规律(1)串联电路:串联电路:I相同相同 总电阻:总电阻: R=R1+R2+… (其中其中Ri↑→R↑)两个分配:两个分配:I=U1/R1=U1/R2=… U∝∝RI2=P1/R1=P2/R2… P∝∝R(2)并联电路:并联电路:U相同相同总电阻:总电阻: 1/R=1/R1+1/R2+… (其中其中 Ri↑→R↑)两个分配:两个分配: U=I1R1=I2R2… I∝∝1/RU2=P1R1=P2R2… P∝∝1/R (3)应熟记的几点应熟记的几点 ①①n 个相同电阻个相同电阻R并联时并联时: R并并=R/n n 个相同电阻个相同电阻R串联时串联时: R串串=nR ②②两个电阻并联时:两个电阻并联时:R=R1R2/(R1+R2) ③③并联总电阻小于其中任一个支路电阻;并联总电阻小于其中任一个支路电阻; ④④并联电路中任一个支路电阻增大并联电路中任一个支路电阻增大→总电总电阻增大,反之则变小。
阻增大,反之则变小 ⑤⑤并联的支路增多并联的支路增多→则总电阻变小;则总电阻变小; 并联的支路减少并联的支路减少→则总电阻变大则总电阻变大混联电路分析例混联电路分析例题题•如图所示如图所示,三个电阻的阻值分别为三个电阻的阻值分别为R1=10 ,,R2=5 ,,R3=30 接上电源后,求:三个接上电源后,求:三个电阻的电压之比和三个电阻的电功率之比电阻的电压之比和三个电阻的电功率之比UR1R2R3(4)电流表和电压表的改装原理电流表和电压表的改装原理 ①①电压表:把内阻为电压表:把内阻为Rg、满偏电流为、满偏电流为Ig、满偏电压、满偏电压为为Ug的表头的表头G 改装为量程为改装为量程为U的电压的电压 表,要将表,要将G 和一个阻值和一个阻值 的电阻串联的电阻串联..②②电流表:把内阻为电流表:把内阻为Rg、满偏电流为、满偏电流为Ig、满偏电压、满偏电压为为Ug的表头的表头G 改装为量程为改装为量程为I 的电流表,要将的电流表,要将G 和一个阻值和一个阻值 的电阻并联.的电阻并联. 例题例题 (1)一个灵敏电流计,满偏电流为(1)一个灵敏电流计,满偏电流为500 A,内电阻为,内电阻为100Ω。
(1)如果用此电流计测量电压,能测量的电如果用此电流计测量电压,能测量的电压最大值?压最大值? (2)要将其改装成量程为要将其改装成量程为3V的电压表,应采的电压表,应采用什么措施?用什么措施? (3)要将其改装成量程为要将其改装成量程为1A的电流表,应采的电流表,应采用什么措施?用什么措施?• (22)有两只完全相同的电流表,分别改有两只完全相同的电流表,分别改制成一只电流表和一只电压表,一位同学制成一只电流表和一只电压表,一位同学在做实验时误将这两只表在做实验时误将这两只表(电流表和电压电流表和电压表表)串联起来接在电路中,则两只表上的串联起来接在电路中,则两只表上的指针可能出现下列哪些现象?指针可能出现下列哪些现象? A.两表指针的偏角相同;.两表指针的偏角相同; B.两表的指针都不偏转;.两表的指针都不偏转; C.电压表的指针有偏转,电流表的指针.电压表的指针有偏转,电流表的指针几乎不偏转;几乎不偏转; D.电流表的指针有偏转,电压表的指针.电流表的指针有偏转,电压表的指针几乎不偏转.几乎不偏转. (33)一电压表的内阻为一电压表的内阻为2000 ,可测的,可测的电压达电压达3V,刻度盘分为,刻度盘分为15个刻度.个刻度. ①①若使可测的电压达若使可测的电压达7.5V,如何选择,如何选择和连接电阻?和连接电阻? ②②改装后的电压表刻度值将如何变化改装后的电压表刻度值将如何变化?? (44)如图所示,滑动变阻器如图所示,滑动变阻器R1的最大的最大值是值是200 ,,R2==300 ,,A、、B两端电两端电压压UAB==8V,当电键,当电键S断开时,移动滑断开时,移动滑动动P,,P2两端可获得电压值的范围是多两端可获得电压值的范围是多少伏?当少伏?当S闭合时,移动滑片闭合时,移动滑片P,,R2两两端可获得电压值范围是多少伏?端可获得电压值范围是多少伏?• (55)图中图中A为理想电流表,为理想电流表,V1和和V2为理想电压为理想电压表,表,R1为定值电阻,为定值电阻,R2为可变电阻,电池为可变电阻,电池e内阻不内阻不计,则计,则 ( ) A. R2不变时,不变时,V2读数与读数与A读数之比等于读数之比等于R1;; B. R2不变时,不变时,V1读数与读数与A读数之比等于读数之比等于R1;; C. R2改变一定量时,改变一定量时,V2读数的变化量与读数的变化量与A读数的读数的变化量之比的绝对值等于变化量之比的绝对值等于R1;; D. R2改变一定量时,改变一定量时,V1读数的读数的 变化量与变化量与A读数的变化量之比的读数的变化量之比的 绝对值等于绝对值等于R1..7. 不规则电路的简化方法不规则电路的简化方法(识路识路) 常用方法:常用方法: 支路电流分析法;支路电流分析法; 节点电势分析法:节点电势分析法:找节点、排顺序、找节点、排顺序、 跨电阻、再整理。
跨电阻、再整理例例1. 如图所示电路,将其改画为规则电路如图所示电路,将其改画为规则电路KR1R2R3R4ACBD 第第1支:支:A→R1→B第第2支:支:A→R2→C→B第第3支:支:A→R3→D →R4→B分析电路故障分析电路故障 故障:断路、短路故障:断路、短路判断方法:判断方法: ①①用电压表逐段测量各部分电路的电压,如果电用电压表逐段测量各部分电路的电压,如果电路中只有一处断路,那么整电路的电压就全部路中只有一处断路,那么整电路的电压就全部降落在断路两端,其它各段电路电压均为零.降落在断路两端,其它各段电路电压均为零. ②②在断开电源情况下,用欧姆表测量电路各部分在断开电源情况下,用欧姆表测量电路各部分的电阻,若断路,则该处电阻无穷大,若短路,的电阻,若断路,则该处电阻无穷大,若短路,则该处电阻几乎为零则该处电阻几乎为零 ③③方便的时候也可以用电流表串入电路测电流方便的时候也可以用电流表串入电路测电流 ④④ 还可以用假设法判断还可以用假设法判断 [例题例题1]如图所示,当如图所示,当S闭合后显示出电闭合后显示出电路不通,怎样检查断路所在?路不通,怎样检查断路所在?abSgfAedcV [例题例题2]甲、乙两处距离为甲、乙两处距离为L,其间铺设,其间铺设了由两根导线组成的线,每单位长了由两根导线组成的线,每单位长单根导线的电阻为单根导线的电阻为r(r的单位为的单位为 /m),乙,乙处终端接有负载电阻.如果线路中途某处终端接有负载电阻.如果线路中途某处两导线因绝缘层损坏而相连,为了找处两导线因绝缘层损坏而相连,为了找出相关位置,给你一台电压出相关位置,给你一台电压U的直流稳压的直流稳压电源和一个量程适合的电流表,怎样求电源和一个量程适合的电流表,怎样求出损坏处离甲端的距离和损坏处的接触出损坏处离甲端的距离和损坏处的接触电阻?电阻?甲地甲地乙地乙地R' (3)图所示是某同学连接的实验实物图,图所示是某同学连接的实验实物图,A、、B灯都不亮,他采用下列两种方法进行故灯都不亮,他采用下列两种方法进行故障检查.障检查.……… ②②将电键断开,再选择多用电表的欧姆档将电键断开,再选择多用电表的欧姆档测量,测量结果如表测量,测量结果如表2所示.那么进一步所示.那么进一步检查出的故障是检查出的故障是( ) A. 灯灯A断路;断路; B. 灯灯B断路;断路; C. 灯灯A、、B断路断路 D. d、、e段断路段断路 例题例题2 如图为一电路板的示意图,如图为一电路板的示意图,a、、b、、c、、d为接线柱,为接线柱,a、、d与与220V的交流电源连接,的交流电源连接,ab间、间、bc间、间、cd间分别连接一个电阻,现间分别连接一个电阻,现发现电路中没有电流,为检查电路故障,发现电路中没有电流,为检查电路故障,用一交流电压表分别测得用一交流电压表分别测得b、、d两点间以及两点间以及a、、c两点间的电压均为两点间的电压均为220V..请你判断请你判断ab、、bc、、cd各部分电路,哪部分是通路哪部分各部分电路,哪部分是通路哪部分是断路。
是断路根据根据“电压表在哪里有电压表在哪里有读数,则哪里有断路读数,则哪里有断路”R1R2R3dabc~bc间断路,其他通路间断路,其他通路讨论用电器能否正常工作讨论用电器能否正常工作 [例题例题] 如图所示,额定电压都是如图所示,额定电压都是110V,额,额定功率定功率PA==100W,,PB==40W,接在,接在220V电路上,使电灯可能正常发光,且电路中电路上,使电灯可能正常发光,且电路中消耗功率最小的电路是哪个?消耗功率最小的电路是哪个?判断的原则:只要用电器的电压、电流、功判断的原则:只要用电器的电压、电流、功率三者之一能达到额定值,即可正常工作率三者之一能达到额定值,即可正常工作• [例题例题]如图所示的电路中,闭合电键,灯如图所示的电路中,闭合电键,灯L1、、L2正常发光.由于电路出现故障,突正常发光.由于电路出现故障,突然发现灯然发现灯L1变亮,灯变亮,灯L2变暗,电流表的读变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是:数变小,根据分析,发生的故障可能是: A. R1断路;断路; B. R2断路;断路; C. R3短路;短路; D. R4短路.短路.ABBCDABBCDL2L1eSR4R2R3R1AR1断则断则R总总↑I总总↓UAE↑UCE↓UAB↑→L1亮亮 L2暗暗 A数数↓ [例题例题]有一灯泡有一灯泡A“5V、、5W”,另一灯泡,另一灯泡B“6V、、3W”,用一电压为,用一电压为0—12V可调节可调节(连续调节连续调节)的电源供电,并存有若干供选用的电阻.的电源供电,并存有若干供选用的电阻. ①①画出供电最佳方案电路图.画出供电最佳方案电路图. ②②说明此时供电电压及所选用电阻的大小说明此时供电电压及所选用电阻的大小. 二、二、闭合电路闭合电路的规的规律律 闭合电路的基本组成:闭合电路的基本组成: 电源、用电器、导线、电键。
电源、用电器、导线、电键 1.电源电源——把其他能转变为电能的装置把其他能转变为电能的装置 其他能其他能 电能电能W非电力非电力用电器用电器电动势电动势E——反映电源转化能量的能力反映电源转化能量的能力 电动势电动势E 数值上等于非电场力移动单位正数值上等于非电场力移动单位正电荷所做的功还等于电荷所做的功还等于内外电压之和内外电压之和非电场力的来源:非电场力的来源:化学电源化学电源(化学能化学能→电能电能)发电机发电机(机械能机械能→电能电能)vfvfvBZnCuH2SO4+–V+–2.闭合电路的一般规律闭合电路的一般规律(1)电势升降关系电势升降关系: E=U外外 +U内内 即即 E = U + Ir ……①①(2)电源的外特性电源的外特性 E、、r 一定时,一定时,U~I关系为关系为 U = E − Ir ……②② 开路时:开路时: I = 0,,(R=∞) U开开= E 短路时:短路时:U = 0,,(R= 0 ) I短短= E/r(3)能量关系能量关系 P总总= P出出+ P内内 即即 IE = UI + I2r ………③③ EI——电源的总功率、转化功率电源的总功率、转化功率 IU——电源的输出功率电源的输出功率 I2r——电源的内耗功率电源的内耗功率(4)电源的效率电源的效率 对于同一个电源,何种条件下,该电对于同一个电源,何种条件下,该电源的效率高?源的效率高?(5)闭合电路的外特性图像闭合电路的外特性图像AIAUA可求出什么?可求出什么?a. E —— 截距截距b. r —— −k= − 斜率斜率c. A状态下电源的输出状态下电源的输出功率功率P =UI “面积面积” A状态下电源的内耗功率状态下电源的内耗功率P内内 =(E − U ) I A状态下电源的转化功率状态下电源的转化功率P转转 =EI d. A状态下电源的效率状态下电源的效率 e. A点向点向N点移动中,什么不变?什么改变?怎点移动中,什么不变?什么改变?怎样变化?何状态下的输出功率最大?样变化?何状态下的输出功率最大?UI(0,0)EI短短N3.闭合电路的特殊规律闭合电路的特殊规律 一般规律:一般规律:E=U + Ir ……①①U = E−Ir ……②②IE = UI+I2r …③③当当U=E/2时时P出出最大最大 外电路为外电路为纯电阻纯电阻R时时 E =I(R + r) ……①①欧姆定律欧姆定律 U = E−Ir ……②② IE = I2R +I2r …③③当当R=r 时时P出出最大最大外电路为纯电阻时,输出功率图像外电路为纯电阻时,输出功率图像ROP出出rE2/4rR1R21.当当R= r时,输出功率最大时,输出功率最大2.当当R1R2= r2时时 两个状态的输出功率两个状态的输出功率 P1= P2典型问题典型问题 1.电路动态变化的分析电路动态变化的分析 [例题例题1] 如图所示,当滑线变阻器的滑如图所示,当滑线变阻器的滑动触点向上端移动时,各电表示数如动触点向上端移动时,各电表示数如何变化?何变化?关键语:关键语:“牵一发动全身牵一发动全身”“顺藤摸瓜顺藤摸瓜”R3↑→R总总↑ →U↑,,I↓→UV↑,,U1↓→U2↑→I2↑→I3 ↓,,IA↓2. 功率分析功率分析 [例题例题2] 把一个把一个“10V,,2.0W”的用电器的用电器A(纯电阻纯电阻)接到某一电动势和内阻都不变的电接到某一电动势和内阻都不变的电源上,用电器源上,用电器A实际消耗的功率是实际消耗的功率是2.0W;换;换上另一个上另一个“10V,,5.0W”的用电器的用电器B(纯电阻纯电阻)接到这一电源上,用电器接到这一电源上,用电器B实际消耗的功率实际消耗的功率有没有可能反而小于有没有可能反而小于2.0W?你如果认为不?你如果认为不可能,试说明理由.如果认为可能,试求出可能,试说明理由.如果认为可能,试求出用电器用电器B实际消耗的功率小于实际消耗的功率小于2.0W的条件的条件(设电阻不随温度改变设电阻不随温度改变)..正确答案:正确答案:E=10+练习练习 如图如图所示所示:: 1、当滑动片向下滑动时,电压表和电流表、当滑动片向下滑动时,电压表和电流表的示数如何变化?的示数如何变化? 2、滑动片向下滑动一些后电容器所带电荷2、滑动片向下滑动一些后电容器所带电荷量如何变化?量如何变化?AR1R2R2RVErC• (33)在图所示的电路中,电池组的电动势在图所示的电路中,电池组的电动势E=13.2V,内电阻,内电阻r=1.5 ,定值电阻,定值电阻R1=6.0 ,滑,滑动变阻器的动变阻器的a、、b两端末接入电路时的电阻两端末接入电路时的电阻R2=12.0 .在变阻器的滑片.在变阻器的滑片P从从a向向b移动的整个过程中,移动的整个过程中,电流表的读数电流表的读数I和电压表的读数和电压表的读数U的变化情况和变的变化情况和变化范围是化范围是( ) A. I、、U都不断增大;都不断增大; B. I不断减小,不断减小,U不断增大;不断增大; C. U由由0逐渐增至逐渐增至9.9V再逐渐减至再逐渐减至9.6V,, I由由0逐渐增至逐渐增至1.65A再逐渐减至再逐渐减至1.60A;; D. U由由0逐渐增至逐渐增至9.9V再逐渐减至再逐渐减至9.6V,, I由由0起不断增大直到起不断增大直到1.60A..解读图像信息解读图像信息• (44)如图如图 (a)所示电路中,不计电表内阻的影响,所示电路中,不计电表内阻的影响,改变滑线变阻器的滑片位置,测得电压表改变滑线变阻器的滑片位置,测得电压表V1和和V2随随电流表电流表A的示数变化的两条实验图线如图的示数变化的两条实验图线如图(b)所示,所示,关于这两条实验图线:关于这两条实验图线: A. 图线图线b的延长线不一定过坐标的原点的延长线不一定过坐标的原点O;; B. 图线图线a的延长线与纵轴交点的坐标值等于电源的电的延长线与纵轴交点的坐标值等于电源的电动势;动势; C. 图线图线a、、b交点的横坐标和纵坐标值的乘积等于电交点的横坐标和纵坐标值的乘积等于电源瞬时输出功率;源瞬时输出功率; D. 图线图线a、、b的交点的交点的横坐标和纵坐标值的横坐标和纵坐标值的乘积等于电阻的乘积等于电阻R0瞬瞬时消耗的电功率.时消耗的电功率. (55)如图所示直线如图所示直线OAC为某一直流电源的总为某一直流电源的总功率功率P总随电流总随电流I的变化图线,抛物线的变化图线,抛物线OBC为同一直流电源内部热功率为同一直流电源内部热功率Pr随电流随电流I的变的变化图线,化图线,A、、B两点的横坐标都是两点的横坐标都是2A,那么,那么I==2A时电源输出功率及外电阻分别是:时电源输出功率及外电阻分别是: A..2W、、0.5 ;; B..4W、、2 ;; C..2W、、1 ;; D..6W、、2 •(6)(6) 如图所示的电路中,电池的电动势如图所示的电路中,电池的电动势E==5V,内电阻,内电阻r==10 ,固定电阻,固定电阻R==90 ,,R0是可变电阻,在是可变电阻,在R0由零增加到由零增加到400 的过程中,求:的过程中,求: ①①可变电阻可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最上消耗热功率最大的条件和最大热功率.大热功率. ②②电池的内电阻电池的内电阻r 和固定电阻和固定电阻R上消耗的最小上消耗的最小热功率之和.热功率之和. ①①等效的方法等效的方法②②定性分析法定性分析法• (7)(7) 用伏安法测电池用伏安法测电池A和电池和电池B的电动的电动势和内电阻,得到势和内电阻,得到U~I图线,分别如图中的图线,分别如图中的A、、B所示.由图可知所示.由图可知 A. 电动势电动势EA>EB B. 内电阻内电阻rA>rB C. 电流为电流为I0时,两个时,两个 电池的内电压相等电池的内电压相等 D. 电流为电流为I0时,两个电时,两个电池池的的路端电压路端电压相等相等ABIUOI0含容电路含容电路•含容电路的分析方法:含容电路的分析方法:(1)电路稳定时,电容器所在支路相当于断路电路稳定时,电容器所在支路相当于断路(开路开路),,Ic=0,此支路上的电阻相当于导,此支路上的电阻相当于导线线(有阻无流有阻无流)。
2)电路稳定时,电容器从所并联的支路电路稳定时,电容器从所并联的支路“借借用电压用电压”;;(3)电容器极板上带电量变化的计算:电容器极板上带电量变化的计算: D DQ = CD DU典型例题典型例题•(11)如图所示,如图所示,U=10V,,R1=3 ,,R2=2 ,,R3=5 ,,C1=4 F,,C2=1 F当当S闭合后再断闭合后再断开,则当开,则当S闭合时间足够长时,闭合时间足够长时,C1和和C2所带所带的电量分别是多少库?当的电量分别是多少库?当S断开后,通过断开后,通过R2的电量是多少库?的电量是多少库? (22)在图电路中,电键在图电路中,电键S1、、S2、、S3、、S4均闭合,均闭合,C是极板水平放置的平行板是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴电容器,板间悬浮着一油滴P,断开哪,断开哪一个电键后一个电键后P会向下运动会向下运动( ) A. S1 B. S2 C. S3 D. S4 联系实际的电路问题联系实际的电路问题 (33)市场上的彩灯串由几十个小灯泡串联而成,使用时市场上的彩灯串由几十个小灯泡串联而成,使用时直接接入照明电路.其中有一个灯泡构造如图直接接入照明电路.其中有一个灯泡构造如图 (A)所示,所示,M为双金属片,受热后会向图中左侧弯曲;其余灯泡构造为双金属片,受热后会向图中左侧弯曲;其余灯泡构造均如图均如图 (B)所示,所示,N为绕在灯丝引出线上被绝缘层包着的为绕在灯丝引出线上被绝缘层包着的金属丝线,此绝缘层的击穿电压大约为几十伏金属丝线,此绝缘层的击穿电压大约为几十伏.则此种彩.则此种彩灯串工作时(灯串工作时( ) ) A..M的主要作用是在电压太高时的主要作用是在电压太高时 断开电路,保证彩灯串不烧坏;断开电路,保证彩灯串不烧坏; B.除.除A灯外,其余任何一个灯泡灯外,其余任何一个灯泡 灯丝烧断,则除这个灯不亮外,灯丝烧断,则除这个灯不亮外, 其余灯泡仍能正常工作;其余灯泡仍能正常工作; C..A灯灯丝烧断,因灯灯丝烧断,因M的作用,整串灯仍能亮;的作用,整串灯仍能亮; D.整串灯不是一直发光,而是有间歇发光的闪烁效果..整串灯不是一直发光,而是有间歇发光的闪烁效果.三、关于电学实验三、关于电学实验1.描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线2.测定金属的电阻率测定金属的电阻率(包含螺旋测微器的包含螺旋测微器的使用、伏安法测电阻使用、伏安法测电阻)3. 把电流表改装成电压表把电流表改装成电压表4.测定电源电动势和内电阻测定电源电动势和内电阻5.练习使用示波器练习使用示波器6.用多用电表探索黑箱内的电学元件用多用电表探索黑箱内的电学元件描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线[实验目的实验目的] 通过实验来描绘小灯泡的伏安通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线,并分析曲线的变化规律.特性曲线,并分析曲线的变化规律. 灯丝的电阻是非线性的。
灯丝的电阻是非线性的[实验电路实验电路] [数据处理数据处理]外接法、分压器、初位置外接法、分压器、初位置作图像分析现象作图像分析现象肯定不符合实际的图是肯定不符合实际的图是 练习实物连图练习实物连图 为了测量一个为了测量一个“6V,,3W”的小电珠的伏安曲线,的小电珠的伏安曲线,所给实验器材如图所示,其中直流电源由低压电所给实验器材如图所示,其中直流电源由低压电源提供,它的板面旋纽和示数如图所示.请你在源提供,它的板面旋纽和示数如图所示.请你在虚线框内画出测量电路图,连图时,除尽量减小虚线框内画出测量电路图,连图时,除尽量减小测量误差外,还要求:测量误差外,还要求:①①用直流用直流8V的低电压电源,请把电压调节旋纽置于的低电压电源,请把电压调节旋纽置于该档上该档上(用箭头标出用箭头标出)..②②加给小电珠的电压能从零调到额定电压.加给小电珠的电压能从零调到额定电压.关于关于伏安法测电阻伏安法测电阻常用电路:内接法外接法、分压器限流器常用电路:内接法外接法、分压器限流器1.测量电路电流表内接法和外接法的确定测量电路电流表内接法和外接法的确定 a.当当Rv>>Rx时时(一般是指大于一般是指大于100倍以上倍以上),,采用电流表外接法采用电流表外接法(甲图甲图); b.当当RA< 判定(右图)2. 供电电路中滑动变阻器连接方式的确定供电电路中滑动变阻器连接方式的确定 (1)分压式接法分压式接法(甲图甲图):耗电、电路接法较复杂:耗电、电路接法较复杂 对外供电电压的调节范围是:对外供电电压的调节范围是:0~~E (2)限流式接法限流式接法(乙图乙图):耗电少、电路接法简单:耗电少、电路接法简单 对外供电电压的调节范围是:对外供电电压的调节范围是: ~~E (3)电路选择:电路选择:Rx相对相对R较大时,一般采用分压式接法较大时,一般采用分压式接法 Rx相对相对R较小时,一般采用限流式接法较小时,一般采用限流式接法 甲甲乙乙RxRx电阻的测量实验练习电阻的测量实验练习 一个待测电阻,其阻值大约在一个待测电阻,其阻值大约在500—1000Ω,要测要测量其电阻值量其电阻值 实验室提供的器材有:实验室提供的器材有: 电压表(量程为电压表(量程为3V,内阻约,内阻约3000Ω)) 电流表(量程为电流表(量程为5mA,,内阻约内阻约5Ω) 滑动变阻器(滑动变阻器(50Ω、、2A) 干电池两节干电池两节 开关、导线。 开关、导线 请你画出该实验的电路图请你画出该实验的电路图AVRxRSE“内接法内接法”、、“分压分压器器”测定金属的电阻率测定金属的电阻率 [目的目的]1.使用螺旋测微器;使用螺旋测微器;2.用伏安法测电.用伏安法测电阻;阻;3.测定金属的电阻率.测定金属的电阻率.[原理原理][测电阻实验电路测电阻实验电路][数据处理数据处理]根据电阻定律导出根据电阻定律导出外接法、限流器、初位置外接法、限流器、初位置注意控制通电时间注意控制通电时间求电阻求电阻R时时①①计算法:计算法:②②图像法:图像法:练习螺旋测微器读数练习螺旋测微器读数6.720mm5.855mm0.66040.700mm0.994mm实物连图实物连图• 用伏安法测金属导线的电阻用伏安法测金属导线的电阻R,试把图中所给的,试把图中所给的器材连成测量器材连成测量R的合适线路,图中电流表的量程为的合适线路,图中电流表的量程为0.6A,内阻接近,内阻接近1Ω;电压表的量程为;电压表的量程为3V,内阻为,内阻为几几kΩ;电源的电动势为;电源的电动势为6V;变阻器的阻值为;变阻器的阻值为0~~20Ω,在闭合电键前,变阻器的滑动触头应处在,在闭合电键前,变阻器的滑动触头应处在正确的位置.正确的位置.实验:把电流表改装为电压表实验:把电流表改装为电压表[目的要求目的要求] ①①掌握电流表的三个参数,学会用掌握电流表的三个参数,学会用“半偏法半偏法”测量测量电流表的内阻.电流表的内阻. ②②学会把电流表改装为电压表学会把电流表改装为电压表 。 [原理原理][实验步骤实验步骤][实验电路实验电路]串联电路的电压分配关系串联电路的电压分配关系①①测电流表内阻测电流表内阻——半偏法半偏法②②计算分压电阻计算分压电阻Rx并组装并组装③③核对核对第一步:用第一步:用“半偏法半偏法”测量电流表的内阻测量电流表的内阻Rg电路图电路图[步骤步骤]a.按电路图连好电路;按电路图连好电路;b.闭合闭合S1,调节调节R使表针达到使表针达到“满偏满偏”c.再闭合再闭合S2,调节电阻箱,调节电阻箱R’使表针使表针“半偏半偏”,读出此读出此时电阻箱的读数时电阻箱的读数,则认为则认为 Rg=R’.[器材器材] R——滑动变阻器,滑动变阻器,R’——电阻箱电阻箱(读数读数) 实验适用条件:实验适用条件: 使使 R>>Rg第二步:计算分压电阻第二步:计算分压电阻Rx并组装电压表并组装电压表 测出测出Ig,,Rg后,由改装的量程后,由改装的量程U 即可即可由串联电路分压原理算出分压电阻由串联电路分压原理算出分压电阻 按照组装图进行连接,构成电压表按照组装图进行连接,构成电压表注意:表盘刻度所代表的数值应相应注意:表盘刻度所代表的数值应相应变化。 变化 第三步:核对改装后的电压表第三步:核对改装后的电压表 [逐格核对逐格核对] 电路原理图如图所示,通过改变变阻器电路原理图如图所示,通过改变变阻器R2的阻值,使的阻值,使标准表的示数标准表的示数从零开始,每从零开始,每隔隔0.5V与改装后的电压表核对一次.与改装后的电压表核对一次. [计算满刻度的百分比误差计算满刻度的百分比误差] U为改装表的满偏电压为改装表的满偏电压UV为与为与U对应的标准表读数对应的标准表读数电阻箱电阻箱•图所示的是旋钮式电阻箱的面板示图所示的是旋钮式电阻箱的面板示意图,下列说法正确的是意图,下列说法正确的是( ) A. 该电阻箱的最大阻值是该电阻箱的最大阻值是99999.9Ω;; B. 除除“0”以外,该电阻箱的最小阻以外,该电阻箱的最小阻值为值为0.1Ω;; C. 若面板上各旋钮的位置如图所示,若面板上各旋钮的位置如图所示,这个电阻箱此时这个电阻箱此时A、、B间的阻值是间的阻值是20463.9Ω;; D. 若面板上各旋钮的位置如图所乐,若面板上各旋钮的位置如图所乐,这个电阻箱此时这个电阻箱此时A、、B间的电阻值是间的电阻值是204639Ω..ABC演示实验:研究闭合电路欧姆定律演示实验:研究闭合电路欧姆定律[实验目的实验目的] 本实验用可调内阻的电池来验证闭合电路本实验用可调内阻的电池来验证闭合电路中的内电压和外电压之和等于电源电动势,中的内电压和外电压之和等于电源电动势,即验证闭合电路欧姆定律.即验证闭合电路欧姆定律.实验:测定电源电动势和内阻实验:测定电源电动势和内阻 [实验目的实验目的]1. 测定电池的电动势和内阻;测定电池的电动势和内阻;2. 掌握利用作图法处理数据而掌握利用作图法处理数据而得到结果的方法得到结果的方法 [实验原理实验原理] 改变滑动变阻器的阻值改变滑动变阻器的阻值R,可测出可测出n 组组I、、U的数据。 数据处理方法的数据数据处理方法①①计算法计算法 用任意两组数据有用任意两组数据有 U1=E--I1r,, U2=E--I2r 可解出可解出E、、r的值的值 最后求平均最后求平均 ②②图像法图像法 描点连线、求截距和斜率描点连线、求截距和斜率 [选择测量电路选择测量电路]由于内阻由于内阻r 与与A表的内阻相差不多,但远表的内阻相差不多,但远小于小于V表内阻,故甲图测量的误差较小表内阻,故甲图测量的误差较小* 系统误差半定量分析系统误差半定量分析•根据根据 IA = IE--IV=IE--(U/RV),可,可知电压知电压U 的测量值越大,电流的测的测量值越大,电流的测量值量值IA偏离准确值偏离准确值 IE 越多;越多;I2 I1O I0 I B A A’ U1 U2 U E真真 E测测 U2/Rv U1/Rv 在用伏安法测定电池的电动势和内电阻在用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中,下图是某一同学的实际接线图,的实验中,下图是某一同学的实际接线图,他接线有一处错误,改正此错误,只须去他接线有一处错误,改正此错误,只须去掉一根导线,这根导线的编号是掉一根导线,这根导线的编号是________.. ③③实验:用多用电表探索黑箱内的电学元件实验:用多用电表探索黑箱内的电学元件[实验目的实验目的] 1. 学习多用电表的一般使用方法.学习多用电表的一般使用方法. 2. 练习用多用电表探测黑箱内的电学元件练习用多用电表探测黑箱内的电学元件 3.了解晶体二极管的单向导电性及其符号了解晶体二极管的单向导电性及其符号 [工作原理工作原理]如图为一只简单三用电表的原理图.如图为一只简单三用电表的原理图.合上合上S1、、S2可作电流表用,合上可作电流表用,合上S4,,可作电压表用;合上可作电压表用;合上S3可作欧姆表用,可作欧姆表用,等等.等等.•晶体二极管及其单向导电性晶体二极管及其单向导电性 +--PN正向导通正向导通反向截至反向截至用多用表探测黑箱的思路用多用表探测黑箱的思路定值电阻定值电阻是是• 把一只电阻和晶体二极管连接后放在密封的盒把一只电阻和晶体二极管连接后放在密封的盒内,三个端点分别与露在盒外的内,三个端点分别与露在盒外的A、、B、、C三个接三个接线柱相连,用多用表欧姆档线柱相连,用多用表欧姆档(R×1k)测量的结果如下测量的结果如下表所示,由此可知盒内元件的连接方式是表所示,由此可知盒内元件的连接方式是 A. A、、C间接电阻间接电阻 B. A、、B间是二极管间是二极管 C. B、、C间是二极管;间是二极管;C为正极,为正极,B为负极为负极 D. B、、C间是二极管;间是二极管;B为正极,为正极,C为负极为负极 红红表笔触点表笔触点ACCBAB黑表笔触点黑表笔触点CABCBA表面示数表面示数恒定恒定 恒定恒定 很大很大 很小很小很大很大 与与A、、C间间相近相近CAB红红笔触点笔触点AABBCC黑笔触点黑笔触点BCACAB表表头读头读数数∞∞0∞0∞ 有一黑盒,盒内电路不能看见,有一黑盒,盒内电路不能看见,盒外有盒外有A、、B、、C三个接线柱,如图已三个接线柱,如图已知盒内是由二个晶体二极管组成的电知盒内是由二个晶体二极管组成的电路,用欧姆表测量三个接线柱间的电路,用欧姆表测量三个接线柱间的电阻,得如下读数,画出盒内电路.阻,得如下读数,画出盒内电路.( 设二极管正向电阻为设二极管正向电阻为0 )多用电表的使用多用电表的使用 如图为多用电表的示意图,其中如图为多用电表的示意图,其中S、、K、、T为三个为三个可调节的部件,现用此电表测量约为可调节的部件,现用此电表测量约为20~30 的定值的定值电阻,测量的某些操作步骤如下:电阻,测量的某些操作步骤如下: ①①调节可调部件调节可调部件___,使电表指针停在,使电表指针停在______位置;位置; ②②调节可调部件调节可调部件K,使它的,使它的尖端指向尖端指向________ _位置;位置; ③③将红、黑表笔分别插入将红、黑表笔分别插入 “+”、、“-”插孔,笔尖相互接插孔,笔尖相互接 触,调节可调部件触,调节可调部件________, 使电表指针指向使电表指针指向__________ 位置。 位置STKS左端的左端的“0” Ω档的档的×1 T 右端的右端的“0” 欧姆表使用注意事项欧姆表使用注意事项a. 使用万用表欧姆档测电阻时,使用表内电源,使用万用表欧姆档测电阻时,使用表内电源,所以测某一电阻,此电阻一定要与原电路断所以测某一电阻,此电阻一定要与原电路断开;开;b. 用欧姆表测得的是用欧姆表测得的是“冷电阻冷电阻”c. 欧姆档表盘刻度是非线性的,在欧姆档表盘刻度是非线性的,在R中中附近读数附近读数较精确,从较精确,从0.1R中中—10R中中的范围内的测量值的范围内的测量值是有效的,所以测量时要选择合适的量程,是有效的,所以测量时要选择合适的量程,使读数尽量在使读数尽量在R中中附近d. 换用欧姆档的另一量程时,需要重新调零后换用欧姆档的另一量程时,需要重新调零后才能进行测量,其电阻值才能进行测量,其电阻值= 读数读数×倍率e. 测量结束后,选择开关应处于测量结束后,选择开关应处于交流电压最高交流电压最高档档或或“OFF”档 电阻串联、并联的应用电阻串联、并联的应用3、滑线变阻器的连接方式、滑线变阻器的连接方式(1)限流电路:限流电路:(2)分压电路:分压电路:2、伏、安法测电阻、伏、安法测电阻 电表的两种连接方式带来的误差。 电表的两种连接方式带来的误差1、电路中的电表、电路中的电表原理原理。












