电学基本规律人教版

1、电路基本规律一. 本周教学内容： 电路基本规律 知识要点与要求： 1. 了解产生持续电流的条件，理解电流的概念。 2. 掌握欧姆定律和电阻定律。 3. 掌握电阻的串、并联关系，理解串联电路的分压作用和并联电路的分流作用，熟悉用滑动变阻器作分压器的原理。 4. 会分析电路，了解电路的结构，能够简化电路。 5. 掌握电功，电功率的计算，串联并联电路的功率分配。 6. 理解电源的电动势和内电阻的概念，掌握闭合电路的欧姆定律，会应用闭合电路欧姆定律进行分析和计算，了解路端电压随电流变化的规律。 7. 了解同种电池串联组成电池组的特点，了解电源的总功率及最大输出功率。 8. 会测定金属丝的电阻率，掌握伏

2、安法测电源电动势和内电阻的方法，会用伏安法测电阻和使用万用表的欧姆档测电阻。重点、难点分析：一. 关于电流、欧姆定律、电阻定律 1. 电流是怎样形成的？怎样表示电流的强弱？ 当导体的两端有电势差时，导体中就形成了电场，电荷在电场力的作用下发生定向移动，这种电荷的定向移动叫做电流。 电路中电流定义为通过导体某一截面的电量与所用时间之比。 定义式为： 微观决定因素：如果用表示单位体积内的运动电荷数，表示每个电荷的电量，表示导体的横截面积，表示电荷的平均定向移动的速率，可得到电流的微观表达式。 一般金属中单位体积内的自由电子数可以看作与单位体积内的原子数同一个数量级，其数量级约为个/m3. 估算可知

3、自由电子平均定向移动速率很小。 而自由电子平均热运动速率。 电路接通后，场建立的速率。 2. 怎样理解部分电路和闭合电路欧姆定律 部分电路欧姆定律：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。图象表达如图所示。 数学公式： 适用范围： 纯电阻用电器（例如：金属、液体导电，不适用于气体导电）。 应注意：I、U、R之间的因果关系： 注意对应关系：这个（部分）导体（电路）两端的电压与这个（部分）导体（电路）的电阻之比是通过这个（部分）导体（电路）中的电流。 变形式为的定义式。 变形式，为的计算式。 图线又称为金属的伏安特性曲线，不考虑温度对导体电阻的影响，图线是一条过原点的倾斜直线，其斜

4、率是电阻的倒数。所以，倾斜程度越大的图线表示的电阻越小。 闭合电路欧姆定律：全电路欧姆定律只适用于纯电阻电路。 式中为电源内阻。为外电路总电阻，为干路电流。 ：电源电动势 物理意义：表征电源本身特性的物理量，反映电源内部非静电力做功，将其它形式的能转化为电能的本领，仅由电源的性质和结构决定。 定义：电荷从电源负极到正极，非静电力所做的功，与其所搬运的电荷电量的比值。 定义式：单位：伏特（V） 数值上：等于电源没有接入电路时，其两极间的电压：，电路连通时，。 只由电源本身性质（材料、结构、工作方式）决定。 问题：电源的电动势就是路端电压吗？ 电动势就是反映电源转化能量的本领的物理量。 电源在不工

5、作时，这种本领仍然是存在的，电动势仍然有意义。 当外电路闭合时，、r不变， 而，如图所示。 随电流的增加而减小，仅当断路。，。数值上。这仅是量值上的关系。 这为粗略测量提供了一种简便的方法，但绝不是说和是相同的物理量。由图象还可得：用于测、r。 1. 导体电阻值的大小与哪些因素有关？与电阻率有什么不同？ 电阻定义为：，表征导体对电流的阻碍特性。 电阻定律给出了决定导体电阻大小的因素。对于一根横截面积相等，材料均匀的导体来说，电阻由导体的长度、横截面积，及材料决定。用表示材料的导电特性，叫做材料的电阻率，它与材料的种类和温度有关，金属材料的电阻率随温度升高增大，电阻的决定式是：。 注意，同一导体

6、接入电路的情况不同，电阻可能不同。 电阻是表现导体本身的特性，电阻小，导体导电性能好。 电阻率是表现材料本身导电性能的物理量，单位·m，各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成长为1，横截面积为1的导体时的电阻。越小，材料导电性能越好。与导体本身形状无关。 并非的决定式，和物体的材料、温度有关。 有些材料的电阻率随温度的升高而增大（如金属），有些材料的电阻率随温度的升高而减小，也有些材料的电阻率几乎不受温度的影响，如锰铜和康铜，常用来做标准电阻。 当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零，这种现象叫超导现象。二. 关于电热、电功、电功率，全电路中能的转化与守恒 1.

7、电功与电热是一回事吗？ 电场力对电荷做功,在电路中通常叫这种功为电流的功，简称电功，由 及得 无论电能转化为何种形式的能，电功对任何用电器都是适用的。 电流通过导体发热，只是电流做功的一种表现，一般是电流做功所转化能量的一部分。 根据焦耳定律，在时间内，的电流通过电阻，产生的热量为： 这对任何有电阻的用电器都适用，无论是纯电阻、电动机、电池或其它用电器。对于纯电阻电路、消耗的电能全部转化为内能，有，对于非纯电阻电路，。 一般： 同理：电功率：对任何用电器，有； 对纯电阻用电器 分析非纯电阻电路时，要特别注意从能量角度出发去分析，只有能量关系清楚了，再代入计算各能量的公式，才能解决问题。例如：含

8、电动机的电路其能量转化关系为：电能W内能Q机械能E；含电解槽、充电器的电路其能量转化关系为：电能W内能Q化学能E；远距离输电的电路中能量转化关系为：电源输送的电能（）导线上产生的热量（称为线损）（）用户得到的电能。想想看，此处。 2. 电源一定，其输出或消耗功率是确定的吗？ 电源一定，其电功势，内阻r一般认为不变，能否认为其有关功率是确定的呢？由能的转化与守恒定律，对确定用电器在某工作状态下，则得电源端电压为U、电流为I，则有，在时间内搬运电荷Q=I·t，电源提供的总电能（消耗的其它形式的能）为。 输出总电能： 内阻消耗电能： 有： 若：，则有功率关系 若则： 若，则 则 可知，同一

9、电源，对不同用电器（如R不同、I不同），则 I电源总功率或电源电能的转化功率表示电源内部非静电能向电能转化的快慢程度不同！ I·U电源的输出功率或用电器的输入功率不同！ I2r电源内部消耗的功率发热功率不同！ 而每搬运1C电荷，电源提供能量为确定；输出U，内耗U内均不同。 与能的转化与守恒结果一致，条件：纯电阻。纯电阻用电器： 输出 出=0时， （短路电流） 当时， 时，（） 出= 对应不同的R 出 对分母进行配方得 当时，输出有最大值 输出是的函数，会随发生变化，所以同一电源在不同的电路状态下输出的功率是不同的。 当时，输出随增大而增大； 当时，输出具有最大值； 当时，输出随增大而

10、减小。 可见时，电源的输出功率有最大值，且是由电源自身决定的，与无关。 当输出为最大值时，电源的总功率 恰是的两倍，说明有一半的电能消耗在内电路上。供电效率 容易看出：当时，内电路消耗功率更大，电源的效率变得更低，当时，内电路消耗功率减少，电源的效率会相应地提高。三. 关于电阻的串联、并联，电路分析 1. 电路的识别方法： （1）直观判断 （2）依据电流流向 2. 串联电路的基本特点： 串联电路中的电流处处相等，总电压等于各部分电路电压之和，这是分析串联电路问题的关键。 总电阻 根据串联电路的两个基本特点：U=U1+ U2+ U3，I= I1= I2= I3 有 总电阻大于其中任意一个电阻的阻

11、值； 又根据欧姆定律： 根据I= I1= I2= I3 有，即导体两端的电压与导体的电阻成正比； 类似的方法可得 ，即导体消耗的电功率与导体的电阻成正比。 3. 并联电路的基本特点： （1）两个基本特点： U=U1= U2= U3=；I= I1+ I2+ I3+。 （2）三个重要性质：（可仿上面的方法自行证明） ，即总电阻小于其中任意一个电阻的阻值； IR=I1R1= I2R2= I3R3=U，即通过导体的电流与导体的电阻成反比； PR=P1R1= P2R2= P3R3=U2，即导体消耗的电功率与导体的电阻成反比。 4. 混联电路的处理方法 混联电路指的是三个以上电阻在电路中既有串联又有并联，

12、如图所示。解决问题方法：对于图甲情况，把R2、R3并联后的等效电阻与R1构成新的串联电路，进行有关的计算。对于图乙情况，把R1、R2串联后的等效电阻与R3构成新的并联电路，进行的有关计算。 5. 限流电路和分压电路 （1）限流电路：如图所示，该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R用两端的电压调节范围：UU用UR用/（R0+R用），电流调节范围：U/R用I用U/（R0+R用 ）。 要使限流电路的电压和电流调节范围变大，可适当增大R0。另外，使用该电路时，在接通电前，R0 应调到最大。 （2）分压电路：如图所示，该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R用两端的电压调节范围为UU用0，即电压可

13、调到零，电压调节范围大。电流调节范围为E/R用I用0。 使用分压电路，在当R0<R用时，调节性能好。通电前，滑片P置于A端，使U用 =0。 （3）两种用法的选择 如果滑动变阻器的额定电流够用，在下列三种情况下必须采用分压接法： 用电器的电压或电流要求从零开始连续可调。 要求电器的电压或电流变化范围大，但滑动变阻器的阻值小。 采用限流接法时限制不住，电表总超量程，用电器总超额定值。 在安全（I滑额够大，仪表不超量程，用电器上的电流、电压不超额定值，电源不过载）、有效（调节范围够用）的前题下，若R用< R0 ，原则上两种电路均可采用，但考虑省电、电路结构简单，可先采用限流接法；而若R用

14、>>R0，则只能采用分压电路. 6. 电流表和电压表对电路的影响 电流表就是一个能反映通过其电流值的小电阻；电压表就是一个能反映其两端电压的大电阻。所以当用电流表测通过某个导体的电流时，由于电流表的串入，使得该电路的总电阻变大，电流减小，因此I测<I真实；同理，当用电压表测某个导体两端的电压时，由于电压表的并入，使得该导体两端的总电阻变小，因此分压减小，故U测<U真实。【典型例题】 两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U稳定于12V的直流电源上。有人把一个内阻不是远大于R1、 R2的电压表接在R1的两端（如图甲所示），电压表的示数为V。如果他把此电压表改接在R2两端，则电压表的示数将： A. 小于V B. 等于V C. 大于V小于V D. 等于或大于V 解答：由于在乙图中R2上的电压U2UU1V。因丙图中RV与R2并联的总电阻R并R2，所以在丙图R2两端的电压将小于4V，因此正确选项为。 说明：（1）解决此类问题的依据是电阻串、并联电路