高中物理《恒定电流》教案5新人教版选修3-1

1、恒定电流知识要点：1、电动势的概念（ 1）电动势是用来表明电源非静电力做功本领的物理量。电源的非静电力把正电荷从负极移到正极所做的功跟被移送电量的比，叫做电源电动势。公式：Wq单位：伏特。（ 2）电源的电动势的大小是由电源本身的因素决定的。无论内、外电路上的电阻、电流如何变化，对于某一确定电源来讲，其电动势均为一个定值。（ 3）注意电源电动势和电势差（电压）的区别电源电动势是表明非静电力 移送电荷做功把其它形式能转换为电能的本领的物理量。其大小为 非静电力 移送电荷所做的功与被移送电荷的电量之比，即W 。因此它是描述q电源产生电能能力的物理量。电势差是表明电场力 移送电荷做功把电能转化为其它形

2、式能的本领的物理量。其大小为电场力 移送电荷所做的功与被移送的电荷电量之比，即UW。因此，它是说明消耗电q能的物理量。电动势是专对电源而言，而电势差是专对闭合电路的各部分来说的。2、明确电功和电热的关系（ 1）电功 WI· U · t 只表示电路中消耗电能的多少，并不告诉我们电能转化为别的一种还是几种其它形式的能量。电热 QI 2 · R· t 只表示电流通过电阻 时产生热量的多少，除纯电阻电路外，一般用心爱心专心1并不能直接告诉我们消耗了多少电能。（ 2）任何用电器都是能量转换器，根据能量转化的不同情况，可以把用电器分为纯电阻和非纯电阻两类。在纯电阻电

3、路中，电流做功全部转化为内能（热），因此，电功等于电热，即W Q I·U·t I 2R tU2· ·· tR在非纯电阻电路中，电流做功除一部分转化为内能（热）以外，还要转化为其它形式的能，如：在电动机里，电能热+机械能；在电解槽里，电能热+化学能；这样电功要大于电热，即WQ 或I · U · tI 2 · R· t3、对欧姆定律的理解和分析（ 1）部分电路欧姆定律：通过给定一段导体上的电流强度跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻成反比。公式： IUR使用欧姆定律应注意：欧姆定律对于金属导电和电解液导电都适用

4、，但对于气体导电不适用。欧姆定律是一个实验规律，它揭示的是电流形成的外部原因和电流的关系。即在导体两端存在有电压，决定了导体中的电流强度这个因果关系的规律性。因此在使用时，必须注意 I 、 U、 R三个量都是同时对同一段电路而言的，决不能把这一段电路的电流、电压和电阻跟其它电路中的电流，电压和电阻相混。伏安特性曲线：如图所示。它表示的意义是一个确定的导体中的电流强度随电压而变化的函数关系。即对一个确定的导体（电阻）来说，电流强度（I ）跟导体两端的电压（U）成正比。所以电流随电压而变化的图线为一条通过坐标原点的直线，直线的斜率反映了导体的电阻的大小（等于导体电阻的倒数），斜率越大，电阻越小。如

5、图中直线a 表示的导体的电阻大于直线b 的导体的电阻。（ 2）闭合电路欧姆定律：闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比。公式Ir（ 1）R或I· RI· r U 外U 内（ 2）（ 1）式是电流表达式，它表示闭合电路中电流的大小由哪些因素决定。（ 2）式是电压表达式，它表示内、外电压是由电源提供的。内、外电压之和等于电源电动势。路端电压随外电阻变化而变化用心爱心专心2外电路两端的电压叫做路端电压。当外电路接通时，路端电压等于电源电动势减去内电压。即： U 外I· r通常认为电动势和内电阻 r 是不变的， 根据公式 I和 U 外I&

6、#183; r 可以得Rr出当外电路电阻 (R) 改变时，总电流强度（I ），内电路电压（ U 内 ）和路端电压 (U 外 ) 都要随之改变。其变化情况如下表：外电阻改变情况电流强度改变情况内电压改变情况路端电压改变情况（ R）IU 内 I · rU 外IrR rR增大减小减小增大R(断路)00U 外R减小增大增大减小R=0（短路）I 短U 内U 外0r路端电压跟通过电源的电流强度的关系可以用I U关系曲线表示，如图所示。从图线上可以看出，随闭合电路中电流强度的增大，路端电压成线性减小。I U关系曲线的延长线和纵轴的交点表示电流为零时的路端电压， 即等于电源电动势。 曲线的延长线与横

7、轴的交点表示路端电压为零时的电流，即发生短路时的电流I 短。rP总P出P内 ，即根据能量的转化和守恒定律，在闭合电路中应有I·I·UI 2 · r当外电路电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大。即2当 R r 时 Pm4r电源的效率为：I · U100%I ·4、电流表的改装和欧姆表对于电流表应知道以下三个主要参数：电流表线圈电阻Rg ，即表头内阻；电流表允许通过的最大电流值I g ，即满偏电流；电流表指针满偏时，加在电流表两端上的电压U g ，即满偏电压U gI g · Rg 。（ 1）电流表改装成伏特表用心爱心专心3根据串联电路分压

8、原理，如图所示，将满偏电压为U gI g · Rg 的电流表串联一个大电阻Ru，这样扩大了量程，改装成量程为U的伏特表。电流表与电阻串联 UR U Ug根据分压原理U gU RUU gRgRuRuUU g· RgU· Rg(n 1)· Rg R1uU gU gU其中为扩大倍数：U g应当注意：电流表和串联的分压电阻Ru 所组成的整体才叫伏特表。因此伏特表刻度盘上所标出的伏特值，不表示加在电流表上的电压，而是直接表示加在伏特表上的电压。从公式 Ru(n1) · Rg 中可以看出，要改装的伏特表量程越大，需串联的分压电阻值就应越大。（ 2）电流表改

9、装成安培表I g 的根据并联电路分流原理，如图所示，将满偏电流为电流表并联上一个小电阻R，这样扩大了量程，改装成量程为I 的安培表。电流表与电阻并联I RII g根据分流原理I g · Rg(II g ) · RI g·Rg将分子、分母同除以 I gRI gI得R1Rg1IRg1( n 1)I g其中为扩大倍数：II g应当注意：电流表和并联的分流电阻 R所组成的整体才叫安培表。因此安培表刻度盘上标出的安培值，不表示通过电流表上的电流，而是直接表示通过安培表的电流。从公式 R1· Rg 中可以看出，要改装的安培表量程越大，需并联的分流电阻n1值就应越小。

10、用心爱心专心4上述电流表改装成伏特表和电流表改装成安培表的原理，计算方法及推导出的公式，同样适用于扩大伏特表的量程和扩大安培表的量程。（ 3）欧姆表欧姆表的构造：如图所示，是内阻为 Rg ，满偏电流为I g 的微安表或毫安表， R0 是调零电阻，电池的电动势为，内阻为 r ， 以上三者串联。外接黑表笔接电池正极，外接红表笔接电池负极。欧姆表原理：欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的。当红、黑表笔短接时（即Rx0 ），调节 R0 ，使表指针指到满刻度I g ，此时I gr R0Rg欧姆表盘刻度应为零。当红、黑两表笔断开时（即 Rx），电路无电流， I0 ，指针不偏转。欧姆表盘刻度应为。当红、黑表笔间接入电阻Rx 时（如上图所示），此时通过表的电流为 I ，则IR0RxRgr或 Rx( RgrR0