第十一章恒定电流(完成).doc

高中物理会考复习 甘肃省永昌县第一高级中学 高二物理备课组- 1 -第十一章 恒定电流第一节 部分电路欧姆定律一、电流1．形成：电荷的定向移动形成电流2．导体中存在持续电流的条件：保持导体两端的电势差3．性质：标量，大小：I＝Q/t 在国际单位制中，电流的单位是安，表示单位时间内通过导体横截面的电量．4．方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向①导体中电流方向：从电势高处流向电势低处②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〖问题讨论〗电流的微观本质：如图所示，粗细均匀的一段导体 L．两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为 v，设导体的横截面积为 S，导体每单位体积内的自由电荷数为 n，每个自由电荷的电量为 q．则导体中的自由电荷总数：N=n L S 总电量Q=Nq=n L Sq 所有这些电荷都通过横截面 D 所需要的时间：t= L /v 所以导体中的电流： 由此可见，从微观上看，电流强度决定于导体qsvntQI中单位体积内的自由电荷数、电量、定向移动速度，还与导体的横截面积有关．二、电阻　电阻定律1．电阻的物理意义及单位 （1）导体能通过电流，但对电流有阻碍的作用，描写导体这种对电流的阻碍作用的物理量就是电阻．（2）电阻的单位是欧姆，符号是 Ω．2．电阻定律的内容、表达式及物理意义（1）电阻定律：温度不变时，导线的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比．（2）电阻定律表达式：R= ρ L/S （3）导体的电阻是由它本身的因素决定的，与所在的电路无关．相同材料的金属导线越长，它对电流的阻碍作用越大；导线的截面积越大，它对电流的阻碍作用越小．不同的金属由于它们的结构不同，对电流的阻碍作用不同．3．电阻率的物理意义及单位（1）电阻率反映了材料的导电性能，电阻率大的材料导电性能差，电阻率小的材料导电性能好．（2）电阻率的单位是欧姆·米，符号是 Ω·m4．电阻率与温度的关系 （1）金属的电阻率随着温度的升高而增大．纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。

（2）某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响．（3）有些半导体材料的电阻率随着温度的升高而减小．5．电阻定律的应用运用电阻定律可以从导线的有关参量求导线的电阻，或者从导线的电阻求导线的某一个参量，计算的时候要注意物理量的单位用国际单位制 三、部分电路欧姆定律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：U=IR　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第十一章 恒定电流 - 2 -3．适用条件：金属导电或电解质导电.不适用气体导电. 4．伏—安特性曲线图象是一条过原点的直线，直线斜率或直线斜率的倒数是导体的电阻注意 I-U 曲线和 U-I 曲线的区别当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线〖问题讨论〗由 R=U/I，能否说：电阻与它两端的电压大小成正比，与电流强度大小成反比? 对给定的导体，它的电阻是一定的．因此，不管导体两端有无电压，电压大小如何，电阻是一定的；不管导体内是否有电流流过，电流强弱如何，电阻是一定的．所以不能说电阻与电压成正比，与电流强度大小成反比．四、电功和电功率一、电功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：W ＝ UIt （定义式）式中电压、电流、时间的单位分别是 V、A、S，电功的单位是焦，符号是 J 二、电功率1．表示电流做功快慢的物理量2．表达式：P ＝ UI （定义式）式中电压、电流的单位分别是 V、A，电功率的单位是瓦，符号是 W． 3．对于纯电阻电路，电功率还可以表达成 P=I2R=U2/R，电功还可以表达成 W=I2Rt=U2t/R．4．对非纯电阻电路（如电动机和电解槽） ，由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能，所以电功必然大于电热：W>Q ，这时电功只能用 W=UIt 计算，电热只能用Q=I 2Rt 计算，两式不能通用。

5． 、额定电压、额定电流和额定功率的意义 （1）额定电压是用电器正常工作时的电压．（2）额定电流是用电器正常工作时的电流．（3）额定功率是用电器在额定电压条件下工作时消耗的电功率．三、焦耳定律（实验定律）1．内容：略 2．公式：Q ＝I2Rt （定义式）四、两种电路 1．纯电阻电路：W＝ UIt＝ I2Rt　 　 P＝ UI＝ I2R　 　 　 　 Q＝ I2Rt＝ UIt＝ W2．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：W ＝ UIt>I2Rt 电功率：P ＝ UI>I2R 电热：Q ＝ I2Rt>UIt〖问题讨论〗在不同电路中，为什么 U 不一定等于 IR? 在纯电阻电路中，电流做功把电能全部转化为热能，即 UIt=I2Rt，所以 U=IR；在非纯电阻电路中，电流做功把电能的一部分转化为热能，另一部分转化为机械能或化学能等，即 UIt>I2Rt，此时 U>IR，如电动机电路等． 电流做的功多．能否说它的电功率大? 不能因为电功率描述的是电流做功的快慢．电功 W=UIt,电流做的功多，有可能时间很长，而 P=UI 可能很小〖课堂例题〗例 1．某电解池中，若在 2s 内各有 1.0×1019 个二价正离子和 2.0×1019 个一价负离子通过某截高中物理会考复习 甘肃省永昌县第一高级中学 高二物理备课组- 3 -面，那么通过这个截面的电流强度是 （ ）A．0 B．0.8 A C．1.6 A D．3.2 A注意:对于金属导体 I=nqvS 中 v 为自由电子的定向移动速率，约 10 -5m/s，远小于电子热运动的平均速率 105m/s，更小于电场的传播速率 3×108m/s，这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。

例 2．两根完全相同的金属导体，如果把其中的一根均匀拉长到原来的 4 倍，把另一根导线对折后绞合起来．则它们的电阻之比为_______. 说明：某一导体形状改变后，讨论其电阻变化要抓住要点(1)电阻率不变(2)总体积不变例 3．不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V ， 40W”的灯泡，下列说法正确的是　　（　　）A．接在 110V 的电路上时的功率为 20W 　　B ．接在 110V 的电路上时的功率为 10WC．接在 440V 的电路上时的功率为 160W D．接在 220V 的电路上时的功率为 40W 例 4．一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，圈两端加电压为 0.3V，电流为 0.3A；松开转轴，圈两端加电压为 2V 时，电流为 0.8A，电动机正常工作．求:该电动机正常工作时，输入的电功率是多少?电动机的机械功率是多少? 说明：在非纯电阻电路里，要注意区别电功和电热，注意应用能量守恒定律． ①电热 Q=I2Rt． ②电动机消耗的电能也就是电流的功 W=UIt ③由能量守恒得 W=Q＋ E，E 为其他形式的能，这里是机械能； ④对电动机来说，输入的功率 P 入 =IU；发热的功率 P 热 =I2R，输出的功率，即机械功率 P 机=P 入 － P 热 =UI－ I2R． 由上述例题可知：电动机在启动时电流较大，容易被烧坏；正常运转时电流反而较小。

〖课堂练习〗1．设氢原子中电子在半径为 r 的轨道上做圆周运动，电子的电量为 e，质量为 m，静电力常量为k，试求等效电流的电流强度．2．有一横截面为 S 的铜导线，流经其中的电流为 I．设每单位体积的导线有 n 个自由电子，电子电量为 e，此时电子的定向移动速度为 v．在 Δt 时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为A．nvSΔt 　　 B．nvΔt 　 C．IΔt/e 　　 D．IΔt/Se3．一根均匀的电阻丝的电阻为 R，下列能使电阻值仍为 R 的情况是（温度不变） （）A、当长度不变，横截面积增大为 2 倍时 B、当横截面积不变，长度增大为 2 倍时C、长度和横截面积都缩小为一半时 D、长度和横截面半径都增大为 2 倍时4．下列有关电阻率的叙述，错误的是　　（ 　　　）A．当温度极低时超导材料的电阻率会突然减小到零B．常用的导线是由电阻率较小的铝或铜做成的C．材料的电阻率取决于导体的电阻 D．材料的电阻率会随温度的变化而变化5．白炽灯丝的电阻值随温度 t 的升高而变化，图中能反映此性质的是　　（ 　　　）6．一段粗细均匀的金属丝，横截面的直径是 d，电阻是 R，把它拉制成直径是 d/10 的均匀细丝后，它的电阻变成 ( )A．R/10000；B ．10000R；C．R/100；D．100R7．公式 W=I2Rt 适用的电路是　　　　　　　　（　　　）A．含电动机的电路； B．含电解槽的电路；C．纯电阻的电路； D．以上所有电路 8．一台电动机的输出功率是 10kw，这表明该电动机工作时 （ ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第十一章 恒定电流 - 4 -A．每秒钟消耗 10 kw 的电能 B．每秒钟对外做 10 kw 的功C．每秒钟消耗 10kJ 的电能 D．每秒钟对外做 10kJ 的功9．某电动机工作时，电压是 110 V，电流是 50A 电动机的线圈电阻是 0.4Ω，电动机工作时，消耗电功率是 W ，线圈发热的功率是 W ．10．两盏额定功率相同的电灯 A 和 B，其额定电压 UA＞ UB，则下列说法中正确的是 （ ）A．两灯正常发光时，电流 IA＞I B B．两灯电阻 RA＜R BC．将两灯串联后接入电路时，灯泡功率 PA＜P BD．将两灯并联后接入电路时，灯泡功率 PA＜P B11．一台直流电动机接上 110 V 的电压正常工作，并正将质量为 50kg 的重物以恒定的速度 v=0.90 m/s 竖直向上提升，这时电路的电流强度为 5 A，可知电动机线圈的电阻 R= Ω第二节 闭合电路的欧姆定律一、电动势 ε1．电源是把其他形式的能转化为电能的装置．2．电动势是反映电源把其它形式的能转化为电能的本领大小.数值上等于电路中每通过 1C 电量电源所提供电能的数值.单位是:伏特.二、闭合电路的欧姆定律1．内容:闭合电路中的总电流与电源的电动势成正比,与内、 外电路的总电阻成反比.2．表达式：I＝ε/(R＋r） ε＝IR＋Ir＝U 外＋U 内讨论：a．若 R→0 时，外电路短路 Im＝ε/r→U 路＝0b．若 R→∞时，外电路断路 I＝0→U 路＝ε若电源没有接入电路，此时用电压表测出的两极间的电压严格地等于电源的电动势吗? 电压表有很大的内阻，它与电源串联成闭合电路，这时内电阻上有少量的电压降落，因此，严格地讲，这时电压表的读数应略小于电源电动势．由于电压表内阻远大于内电阻阻值，如果测量要求不十分准确，能用这个办法测定电源电动势；有时我们把电压表看成是理想电压表(内阻为∞) 时，也能用这个办法测定电源电动势． 三、路端电压和短路电流 1．路端电压 电源两端的电压叫路端电压．路端电压 U 随外电路电流强度 I 变化的关系，可以用公式表示为：U=E－Ir，式中的 E、r 是常量，因此 U 与 I 成线性关系，路端电压随着电流的增大而减小． 2．路端电。