高二物理《恒定电流》讲义要点

1、高二物理恒定电流讲义基本概念：电流，电压，电阻，电动势，电功，电功率规律公式：电阻定律，欧姆定律，焦耳定律实验：伏安法测电阻，电表的改装，描绘小灯泡的伏安特性，测定金属的电阻率，测定电源电动势和内阻知识点1.电流1.定义、微观式：I=q/t, I=nqSv电流的定义式，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。(1)形成电流的条件：内因是有自由移动的电荷，外因是导体两端有电势差.(2)电流强度：通过导体横截面的电量 Q与通过这些电量所用的时间t的比值。I=Q/t;假设导体单位体积内有n个电子，电子定向移动的速率为 V,则I=neSv； 假若导体单位长度有N个电子，则I = Nev.表示电流的强弱，是

2、标量.但有方向，规定正电荷定向移动的方向 为电流的方 向.单位是：安、毫安、微安 1A=103mA=106NA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，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 3X108m/s),这个公式只适用于金属导体，千 万不要到处套用。【例1】Q为总电荷量，n为单位体积的电荷 量，S为导线的横截面积，q为单位电荷量L 是单位时间内流过的长度根据定义式Q=It1可以变形出I=Q/t2因为 Q=nqSL,且 L=v/t,将其代入2中，就可以得出I=nqvs练习：1

3、 .对于金属导体，还必须满足下列哪一个条件才能产生恒定的电流？，()A.有可以自由移动的电荷B.导体两端有电压C.导体内存在电场D.导体两端加有恒定的电压2 关于电流， 下列说法中正确的是,（）A 通过导线截面的电量越多，电流越大B.电子运动的速率越大，电流越大C.单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流越大D.因为电流有方向，所以电流是矢量知识点 2. 电阻、电阻定律1 .电阻:加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值.R=U/I,导体的电阻是由导体本身的性质决定的，与U.I无关.2. 电阻定律导体的电阻R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积 S成反比：R=pL/S。P是反映材料导电

4、性能的物理量，叫材料的电阻率（反映该材料的性质，不是每根具体的导线的性质）。单位是 Q m0纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。材料的电阻率与温度有关系：金属的电阻率随温度的升高而增大 （可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧， 对自由电子的定向移动的阻碍增大。 ） 。 铂较明显， 可用于做温度计； 锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。半导体的电阻率随温度的升高而减小 （可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电，温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大，导电能力提高）。有些物质当温度接近0 K 时，电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。 材料由正

5、常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC 。【例2】一根均匀导线，现将它均匀拉长，使导线的直径减小为原来的一半，此时它的阻值为64 Q.则导线原来的电阻值为A.128 Q B.32 Q C.4 Q D.2 Q3. 白炽灯的灯丝随温度的升高导电性能变差，则白炽灯不通电时灯丝电阻R1 与正常发光时电阻R2 比较应是（ ）A. Ri>R2B. Ri<R2C R1=R2D 无法判断4. 一根均匀的电阻丝具电阻为R,在温度不变的情况下，下列情况中其电阻值仍为 R 的是A.长度不变，截面积增大一倍B.长度和截面积都缩小一倍C.截面积不变，长度增大一倍D.长度和截面半径都增大一倍5.

6、材料相同的甲、 乙两根电阻丝的质量相同， 甲的直径是乙的直径的 2 倍， 则甲的电阻是乙的电阻的 知识点 3. 电功和电热1 .电功：电流在一段电路中所做的功W = UIt电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程.其微观解释是： 电流通过金属导体时， 自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰， 使离子的热运动加剧， 而电子速率减小， 可以认为自由电子只以某一速率定向移动，电能没有转化为电子的动能，只转化为内能。2电功率： 单位时间内电流所做的功。反映电流做功的快慢,即电流通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功率,P=UI3电热和焦耳定律 :电流通过一段只有电阻元件的电路时，在t

7、时间内的热量称为电热 Q=I2Rt纯电阻电路中 W=UIt=U2t/R=I2Rt, p=UI=U2/R=I2R非纯电阻电路 W=UIt, P=UI4电功率与热功率之间的关系纯电阻电路中， 电功率等于热功率， 非纯电阻电路中， 电功率只有一部分转化成热功率纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等非纯电阻电路： 电机、 电风扇、 电解槽等， 其特点是电能只有一部分转化成内能对纯电阻而言，电功等于电热。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_

8、I2Rt_计算，两式不能通用。【例 3】 某一电动机，当电压U1=10V 时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。 当电压为U2=36V 时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。 求这时电动机的机械功率是多大？（答案： P=31W 由这道例题可知：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。）【例 4】一只标有“ 220 V ， 60 W ”字样的灯泡，在额定电压下工作时，灯丝中通过的电流多大？如果线路电压下降到 200V 时，它的功率多大？（假设灯丝电阻不随温度而变化）解析：灯泡上标有“ 220 V, 60 W的字样，表明灯泡的额定电压（即正常一作 的电压）为22

9、0 V只有在这个电压下，它的功率才是额定功率60w.如果实际的电压不是220V,那么它的功率就不再是 60 W由题意可认为它相当于一个阻 值不变的电阻灯泡的工作电流I=P/U=60/220=0 。 27（A）灯泡的电阻R=U2/P=2202/60=807（Q）灯泡的实际功率P/=U/2/R=2002/807= 50 （W）点评：由公式P=U2/R可知，当用电器电阻R不变时，PxU2,可用P1/P2=U12/U22 来计算， 这样就不必算出灯丝的电阻 用电器实际功率的大小， 是由加在用电器 两端的实际电压的大小决定的【例5】直流电动机线圈的电阻为R,当电动机工作时通过线圈的电流是I,此时它两端的

10、电压为U ，则电动机的输出功率为（）A UI ； B IU I2R C IU 一 I2R； D U2R解析：该题不少学生选了 D,其原因是同电源输出功率混淆，认为输出功率就是 端电压与电流乘积，而这里不是电源输出而是电机输出答案 ： C点评：（l ）处理该类题目首先应当注意这是非纯电阻电路（2）这里的输入功率 5=转化成机械能的功率十转化成内能的功率.6 .微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0 3V 的电压时，通过的电流为0 3A ， 此时电动机不转， 当加在电动机两端的电压为 2 0V 时， 电流为 0 8A ， 这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？知识点3.部分电路欧姆定律1、内

11、容：导体中的电流I跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻R成反比。I=U/R 2、适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件.3、导体的伏安特性曲线：研究部分电 路欧姆定律时，常画成IU或UI 图象，对于线性元件伏安特性曲线是 直线，对于非线性元件，伏安特性曲线 是非线性的.R=U/I认为电阻R随I、U、R必须是对应关系.即I是过电阻的电流,U是电阻两端的电压.注意：我们处理问题时，一般认为电阻为定值，不可由 电压大而大，随电流大而小.77 .下列说法正确的是，,，（）A.根据工可知，流过导体的电流与加在它两端的电压成正 Jx比，与导体的电阻成反比8 .根据R = 9可知，导体

12、的电阻大小与加在导体两端的电压成正比，与通过导体的电流成反比C.欧姆定律适用于金属导体导电，电解液导电，电离后气体导电，或者是晶体二级管，晶体三极管导电D.欧姆定律只适用于纯电阻电路 8.甲、乙两个定值电阻分别接入电路中，通过电阻的电流强度与电阻两端电压的关系如图2所示，根据图线可知（）A.甲的两端电压总比乙两端电压大B.甲电阻比乙的电阻小C.加相同电压时，甲的电流强度比乙的小 图2D.只有甲两端电压大于乙两端电压时，才能使甲、乙中电流强度相等规律方法 电功、电功率的计算(1)用电器正常工作的条件：用电器两端的实际电压等于其额定电压.用电器中的实际电流等于其额定电流用电器的实际电功率等于其额定

13、功率由于以上三个条件中的任何一个得到满足时， 其余两个条件必定满足， 因此它们是用电器正常工作的等效条件灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程(2)用电器接入电路时：纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变.用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁.【例 6】微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上 0 3V 的电压时，通过的电流为 0 3A ， 此时电动机不转， 当加在电动机两端的电压为 2 0V 时， 电流为 0 8A ， 这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？解析 ：当加 0.3V 电压时，电动机不转，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能全部转化为内能，此时电动机也

14、可视为纯电阻，则r=Ui/I i=1 Q,当加2. 0V电压，电流为 0 8A 时，电动机正常工作，有机械能输出，此时的电动机为非纯电阻用电器，消耗的 电能等 于 转化机 械 能和内能 之和。 转化的热功 率由P=l22r=0. 82X 1= 0. 64 W计算，总功率由 Po= I 212=0. 8X2. 0=1. 6W#算。所以电动机白效率为“=(P P。)/P=60%。用、并、混联电路1 .应用欧姆定律须注意对应性。选定研究对象电阻 R后，I必须是通过这只电阻 R的电流，U必须是这只电阻 R两端的电 压。该公式只能直接用于纯电阻电路，不能直接用于含有电动机、电解槽等用电器的电路。2 .公

15、式选取的灵活性。无论串联、并联还是混联，总功率都等于各电阻功率之和：P=P1+P2对纯电阻，电功率的计算有多种方法。功率分配：Ri例.已知如图，R1=6Q , R2=3 Q , R3=4 ,则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为。（ P1 ： P2 ： P3=1 ： 2 ： 6）例.已知如图，两只灯泡Li、L2 分别标有 “ 110V, 60W” 和 “ 110V, 100W”，另外有只滑动变阻器R,将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？（例.左图甲为分压器接法电路图，电源电动势为E,内阻不计，变阻器总电阻为r。闭合电键S后，

16、负载电阻R 两端的电压U随变阻器本身a、b两点间的阻值 Rx变化 的图线应最接近于右图中的哪条实线？ （ C）A. B. C. D.3 .对复杂电路分析，一般情况下用等势点法比较方便简洁。4 .电路中有关电容器的计算。电容器跟与它并联的用电器的电压相等。在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两板的极性，并标在图 上。在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根 据正极板电荷变化情况来判断电流方向。如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等 于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变， 那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。例.已知如

17、图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下那些方法：（）A.增大R1B.增大R2C.增大 R3D.减小 R1解：由于稳定后电容器相当于断路，因此 R3上无电流，电容器相当于和R2并联。只有增大R2或减小R1才能增大电容器 C两端的电压，从而增大其带电量。改变 R3不能改变电容器的带电量。因此选 BD。闭合电路欧姆定律1 .主要物理量。研究闭合电路，主要物理量有E （电动势）、r （电源内阻）、R、I、U,前两个是常量，后三个是变量。闭合电路欧姆定律的表达形式有：1. E=U 外+U 内EI 二2. R +r （k R间关系）3. U=E-Ir （U、I 间关系）RU =E4. R十（

18、U、R间关系）从3.式看出：当外电路断开时（I = 0）,路端电压等于电动势。而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势（有微弱电流）。当外电路短路时（ R = 0,因而U = 0）电流最大 为I=E/r （一般不允许出现这种情况，会把电源烧坏）。2 .电源的功率和效率。功率：电源的功率（电源的总功率） 电源的输出功率电源内部消耗的功率=_P =U_ =上电源的效率：PE E R T （最后一个等号只适用于纯电阻电路）E2R 4Rr E2 E2P =2 =2电源的输出功率（R+r）（R+r） 4r 4r，可见电源输出功出功率最大，为4r。率随外电阻变化的图线如图所示。而当内外电阻相等时，电

19、源的输133 .变化电路的讨论。闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电 压关系、并联电路的电流关系。以右图电路为例：设R1增大，总电阻一定增大;EI 二由 R+r,I一定减小；由U=E-Ir,U一定增大；因此 U4、I4 一定增大；由I3= I-I4 , 13、U3 一定减小；由 U2=U-U3 , U2、I2 一定增大；由I1=I3 -I2 , I1 一定减小。总结规律如下： 总电路上R增大时总电流I减小，路端电压 U增大； 变化电阻本身和总电路变化规律相同； 和变化电阻

20、有串联关系（通过变化电阻的电流也通过该电阻）的看电流（即总电流减小 时，该电阻的电流、电压都减小）； 和变化电阻有并联关系的（通过变化电阻的电流不通过该电阻）看电压（即路端电压增 大时，该电阻的电流、电压都增大）。 电路任何电阻增大，电路总电阻增大例.如图，电源的内阻不可忽略.已知定值电阻R1=10Q , R2=8Q ,当电键S接位置1时,电流表的示数为0.20A .那么当电键S接位置2时，电流表的示数可能是下列的哪些值？ （） A.0.28AB.0.25A/XRC.0.22AD.0.19A2 R2 解：电键接 2后，电路的总电阻减小，总电流一定增大，所以不可能是0.19A .电源的路端电压一

21、定减小，原来路端电压为2V,所以电键接2后 一A路端电压低于2V,因此电流一定小于 0.25A.所以只能选 Co例.如图所示，电源电动势为E,内电阻为r.当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电压表VI、V2示数变化的绝对值分别为 AU1和AU2,下列说法中正确的是？（.） A.小灯泡L1、L3变暗，L2变亮 B.小灯泡L3变暗，L1、L2变亮 C.A U1< A U2D. A U1> AU2解：滑动变阻器的触片P从右端滑到左端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小。与电阻蝉联串联的灯泡 L1、L2电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡 L3电压降低，变暗。U1 减小，U2增大，而路

22、端电压U= U1+ U2减小，所以U1的变化量大于 U2的变化量，选BD。四、伏安法测电阻伏安法测电阻有a、b两种接法，a叫（电流计）外接法，b叫（电流表）内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的， 测量值总小于真实值， 小电阻应采用外接 法；内接法的系统误差是由电流表的分压引起的， 测量值总大于真实值， 大电阻应采用内接 法。r®Rv、Ra,若 RxRvRA ,则-44） L如果被测电阻阻值为Rx,伏特表和安培表的内阻分别为采用外接法。若Rx >VRvRa ,则采用内接法。如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接 a点，而将右端第一次接b点，

23、第二次接c点，观察电流表和电压表示数的变化。若电流表示数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。（这里所说的变化大，是指相对变化，即 AI/I和AU/U）。五、滑动变阻器的两种接法滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种，分别用下面a、b两图表示：a叫限流接法，b叫分压接法。采用分压接法时，被测电阻Rx上的电压调节范围较大。当实验中要求被测电阻上的电压从零开始逐渐增大，或要求电压调节范围尽量大时，应该用分压接法。便于调节，采用分压接法时，应该选用总阻值较小的滑动变阻器；采用限流接法时，应该选用总阻值和被测电阻接近的滑动变阻器。综

24、合能力提升测试一.选择题。（本题共 10小题，每小题4分，共4分。每小题中提供的四个选项中至少有一项是满足题设要求的， 请选出符合题设要求的答案。全部选正确的， 得4分，选不全的得2分，有选错的不得分。）1、电流通过生命机体或多或少都能传导，其电流的传导主要是靠（）A、自由电子导电B、离子导电C、电解质的水溶液导电D、质子导电2、沿闭合电路移动的单位电荷绕行一周，其所需能量决定于（）A、电流B、外电路的电阻 C、内外电路的电阻D、电源电动势3、在家庭用电线路总电压不变的条件下，初入夜时电灯比深夜时要暗，是因为初入夜时（）A.线路中总电阻变大，电流变小B.总电流一定，支路增多，分去了电流C.干路

25、电流过大，线路损失电压增大D.总电阻变小，每支路电流增大4、一盏电灯直接接在电压恒定的电源上，其功率为100瓦，若将这盏灯先接于一段很长的导线后再接在同一电源上，此时导线上损失的电功率是9瓦，那么此灯的实际功率将：（）A、等于91瓦； B、小于91瓦；C、大于91瓦；D、无法确定。5、如图所示，2个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路，两端电压为U,则（）UA.通过两棒的电流相等B.两棒的自由电子定向移动的平均速率相同C.两棒内的电场强度不同，细棒内场强 E1大于粗棒内场强 E26、如图，当滑动变阻器的滑片 P向上端移动时，则电表示数的变化情况是（)D.细棒的电压 U1大于粗棒的电压 U2A.

26、 V1减小，V2增大，A增大B. V1增大，V2减小，A增大C. V1增大，V2增大，A减小D. V1减小，V2减小，A减小7、如图所示的电路图是一个应用“非”门构成一个简易火警报警电路，当热敏电阻的温度升高时，其阻值将变小，则图中框，Y框中应是（）A. X为热敏电阻，Y为可变电阻 B. X为热敏电阻，YC. X为可变电阻，Y为热敏电阻D. X、Y为热敏电阻8、某同学用电流表外接法测电阻时，误将两电表互换位置，的结果为（）A.电阻烧坏B.电流表烧坏C.电压表示数几乎为零D.电流表示数几乎为零9、三只阻值相等的电阻连接成图5所示的电路，由于某种原因，其中有一只电阻的阻值发生了变化，导致RAB &

27、gt;RBC则可能的原因是（A . R1变小 B . R2变小 C . R3变大 D . R3变小10、如图所示电路，可能进行的实验有（）A.测定定值电阻的阻值B.测电池的电动势和内阻C.测定电阻在某一电压下的电功率D.测定电阻材料的电阻率题号12345678910答案二、填空题。（本大题共 6小题，共30分。在每题的空格中填上正确的答案，不要求写出演算过程。）丁11、（4分）如图用伏安法测电阻时，如果不知道待测电阻的大概F值时，为了选择正确的电路以减少误差，可将电压表一个接头分L_0_别在a、b两点接触一下，如果安培表读数没有显著变化，则 P应接在处，如果伏特表读数没有显著变化，则 P应接在

28、处。12、（3分）某人用多用电表按正确步骤测量一电阻的阻值，当选择 欧姆挡“X 1”挡测量时，指针指示位置如下图所示，则其电阻值是 _。如果要用这只多用电表测量一个约200欧的电阻，为了使测量比较精确，选择开关应选的欧姆挡是 。改变挡位调整倍率后，要特别注意重新 _。13、（4分）用伏安法测电池的电动势和内电阻，由于电路存在问题， 当电键S闭合后，移动变阻器的滑片 P时，出现下列异常现象.（）A.电流表示数可变，电压表示数始终为零C.电流表烧坏B.电流表示数为零，电压表示数不变D.电流表示数不变，电压表示数可变以上四种情况对应的电路如图中的（A）_ _pJl,乙内_, (B)_，(C)_，(D

29、)_14、（5分）图a中电源电动势为 E,内阻可忽略不计；电流表具有一定的内阻，电压表的内阻不是无限大，S为单刀双掷开关，R为待测电阻。当S向电压表一侧闭合时，电压表读数为U1 ,电流表读数为I1 ;当S向R 一侧闭合时，电流表读数为12。根据已知条件与测量数据，可以得出待测电阻R =根据图a所给出的电路，在图 b的各器件实物图之间画出连接的导线。RVERS15、（8分）如图所示，甲为某一热敏电阻 的伏安特征曲线。E图b（电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感）（1） （2分）为了通过测量得到图甲所示关系的完整曲线，在图乙、丙两个电路中应选择的是图;简要说明理由:（电源电动势为9V ,内阻不计，滑动变阻器的阻值为0 100Q)。（2） （4分）在图丁所示电路中，电源电压恒为9V,电流表读数为= 2500。由热敏电阻的伏安特征曲线可知，热敏电阻两端的电压为70mA,定值电阻 R1V;电阻R2的阻值为（3） （2分）举出一个可以应用热敏电阻的例子:丙乙O9 V鹏5040302。热电敏阳O 1 2 3 4 5 6 7 U/7甲16、（6分）将量程为100 A,内阻为500 的电流表改装成量程为 10mA的电流表，并用 一个标准电流表与改装后的电流表串联，对它进行校准。改装和校准所用的器材如图所示。（1） （2分）将电流表与电阻箱应并联组成改装表，电阻箱应取的阻值。