第二章 恒定电流(3-1).doc

第二章 恒定电流考试内容知识技能要求体验性要求了解认识理解应用操作经历反应领悟常见的电路元器材及它们在电路中的作用多用电表的原理和使用电阻定律电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律测量电源的电动势和内阻焦耳定律及其在生活和生产中的应用门电路的基本作用逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用集成电路的作用，集成电路以及元器件研究的发展情况一、电流1、定义：通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用的时间的比值称为电流。2、公式： 单位：安培，符号A3、电路中产生电流的条件：存在自由电荷：导体两端有电势差。4、电流的方向习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流方向。5、电流的微观表达式：其中为导体单位体积内的自由电荷，为自由电荷的电荷量，为自由电荷定向移动的速率，为导体的横截面积。6、电流是标量。电流既有大小也有方向，但它的运算遵循代数运算。在外电路中电流由高电势端流向低电势端，在电源内部电流由负极流向正极。7、方向不随时间而改变的电流叫直流；方向和强弱都不随时间而改变的电流叫恒定电流。二、欧姆定律1、定律：通过一段导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。2、公式：3、欧姆定律中的电流、电压和电阻是对同一段导体而言的。4、公式说明通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体本身电阻成反比。而对电阻，则不能认为导体本身电阻跟导体两端电压成正比，通过导体的电流成反比，因为电阻是导体本身属性。5、导体的伏安特性曲线（1）定义：用纵轴表示电流，用横轴表示电压，画出的图线叫做导体的伏安特性曲线。（2）伏安特性曲线是通过坐标原点的直线的电学元件叫做线性元件。对线性元件，欧姆定律是适用的。伏安特性曲线不是直线的电学元件叫做非线性元件，欧姆定律不适用于非线性元件。6、欧姆定律适用范围：（1）金属导电和电解液导电（对气体导电不适用）；（2）纯电阻电路（不含电动机、电解槽等的电路）。三、电阻定律1、电阻（1）定义：导体两端的电压与通过导体的电流的比值叫导体的电阻。（2）定义式：（3）单位：欧姆，国际符号。2、电阻定律（1）内容：同种材料的导体，其电阻与它的长度成正比，与它的横截面积成反比；导体电阻与构成它的材料有关。（2）公式：，式中是导体长度，S是导体横截面积，是材料的电阻率，单位为。说明：导体的电阻率是反映材料导电性能的物理量。电阻率不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关：导体的电阻大，导体材料的导电性能不一定差；导体的电阻率小。电阻不一定小，即电阻率小的导体对电流的阻碍作用不一定小。四、焦耳定律1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体电阻和通电时间成正比。电流通过导体产生的热量也称电热。2、公式：（1）纯电阻电路：电路中只含有纯电阻元件的电路。在纯电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即，电功率等于热功率，即。（2）非纯电阻电路：电路中含有非纯电阻元件（如电动机、电容器、线圈等）的电路，在非纯电阻电路中，电能不全部转化为热能，电流通过非纯电阻元件做功，把电能一部分转化为内能，一部分转化为其他形式的能。此时电功大于电热，即。此时求电功只能用，求电功率只能用，求电热只能用，求热功率只能用。五、电源的电动势和内阻1、电动势（1）定义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，用E表示，不同类的电源，其电动势不同。（2）大小：由电源本身的情况决定，大小等于电路开路时的路端电压，对己确定的电源，电动势的值一般认为是不变的，它和电路中的电流及路端电压、电阻均无关。（3）电动势是标量，但为了说明问题方便，习惯上规定电动势的方向在电源内部从负极指向正极。说明：电源是把其他形式的能转化为电能的装置，其作用是保持两极间有一定的电压，为电路提供电能；外电路即电源以外的电路，电流通过电源外电路时形成的电压降叫外电压，也称路端电压；内电路是电源内部的电路，电流通过电源内电路时形成的电压降叫内电压；电源的电动势等于内、外电路上的电压之和，即。2、内阻电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的内阻。六、闭合电路的欧姆定律1、内容：闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。2、公式：或说明：式只适用于外电路为纯电阻电路的情形，、式对外电路无要求。3、路端电压：电路两端的电压，即电源的输出电压，。4、路端电压与电流的关系，即图线。（1）因为，故随的增大而减小，它们的关系曲线如图所示。（2）直线的斜率的绝对值表示电源内阻，纵轴的截距为电源的电动势，横轴的截距为短路电流。（3）U随I变化的本质原因是电源有内。（4）图线上每一点的坐标的乘积为电源的输出功率。5、闭合电路中的功率关系闭合电路的欧姆定律就是能的转化和守恒在闭合电路中的反映。由得式中：电源的总功率（是电源提供的电能）电源输出功率（是电源输出的电能）消耗于电源内阻上的焦耳热功率（是电源在内阻上产生的内能）七、伏安法测量电源的电动势和内阻1、实验电路如图所示。2、实验原理：根据闭合电路欧姆定律：，改变外电路电阻R，用电流表和电压表测出两组总电流、和路端电压、，即可得到两个欧姆定律方程：和，解此方程组可得电源的动势，电源的内阻。说明：本实验是用电压表和电流表同时测电压和电流，也可称之为：“伏安法”，但这里的被测对象是电源。八、逻辑门电路1、门的定义：一种满足一定条件才允许信号通过的开关。2、数字信号中两种对立状态“有”和“没有”，即“1”和“0”。（1）“与”门：几个条