高中物理恒定电流总结

1、第七章恒定电流、基本概念1电流电流的定义式：I=q，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。t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0-5m/s，远小于电子热运动的平均速率05m/s，更小于电场的传播速率X108m/s）,这个公式只适用于金属导体。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=p-s（i）p是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率。单位是纯金属的电阻率小，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铂较明显，可作为金属热电阻，用于温度测量;锰铜、镍铜的电阻率几乎

2、不随温度而变，可用于标准电阻。 半导体的电阻率一般随温度的升高而减小。 有些物质当温度接近）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。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度有些材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，这种材料称为半导体。3欧姆定律I=U（适用于金属导体和电解质溶液，不适用于气体和半导体导）。R电阻的伏安特性曲线例1练习1.下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U2之间的函数关系的是以下哪个图象A.B.D.4电功和电热电功就是电场力做的功，因此V=UIt；由焦耳定律，电热Q=IRt。

3、对纯电阻而言，电功率等于热功率:=Q=UI=I2Rt=旦t，因此IU=12R=URR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：Q，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用。电功率和热功率的关系也变为=P+P。电热其例2.某电动机，当电压U=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。不考虑电动机线圈的电阻随温度的改变求这时电动机的机械功率是多大？解：电动机不转时可视为为纯电阻，由欧姆定律得,=U=50，这个电阻可认为是不

4、变I1的。电动机正常转动时，输入的电功率为p电耳卢與,内部消耗的热功莉热=R=5W所以机械功率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5串并联电路与混联电路计算电流，除了用=常外，还经常用并联电路总电流和分电流的关系冋+厶计算电压，除了用U=IR夕卜，还经常用串联电路总电压和分电压的关系U=U1+U2计算电功率，无论串联、并联还是混联，总功率都等于各电阻功率之和：+P2以上关系式/二厶+厶、U=U1+U2和P=P1+P2既可用于纯电阻电路，也可用于非纯电阻电路。既可以用于恒定电流，也可以用于交变电流。例3.已知如图，两只灯泡L、L2分别标有'

5、110V,60W”和“110V,100W”，另外有一只滑动变阻器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？A,LLB.CRRR解：只有B、D两图中的两灯泡都能正常发光，电路特点是左、右两部分的电流、电压都相同，因此消耗的电功率一定相等可以直接看出：B图总功率为200W,D图总功率为320W,所以选B。也可以看总电路，路端电压都是20V,B图总电流是I?的额定电流，而D图总电流是L、L2的额定电流之和，因此迦。练习3.已知如图，R=6Q,R2=3Q,R3=4Q，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为解：电流之比是I1：I2：I3

6、=1：2：3；电压之比是U:U2:U=1：1：2；利用P=UI得P1:P2:P=1：2：66分析复杂电路可利用用等势点法凡用导线直接连接的各点为等势点，电流为零的电阻两端是等势点。在外电路，沿着电流方向电势降低。凡接在同两个等势点上的电器为并联关系。一般不考虑电表对电路的影响（A=°，RV=g）。例4.一个T型电路如图所示，电路中的电阻1=1OQ,R2=120Q,R3=40Q。另有一测试电源，电动势为100V,内阻忽略不计。则A. 当cd端断路时，ab之间的等效电阻是40QB. 当ab端短路时，cd之间的等效电阻是120QC. 当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80VD. 当

7、cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为80V解：cd端断路时，ab之间的等效电阻是50Q；ab端短路时，cd之间的等效电阻是128Q；ab两端接通测试电源时,cd两端的电压等于R3两端电压为80V；cd两端接通测试电源时,ab两端的电压等于R3两端电压，为25V。选C。练习6.右图电路中，若M、N都表示电流表则它们的示数与通过各电阻R2、R3的电流和总电流之间有什么关系？解：理想电流表的电阻为零，因此图中、C两点等电势；B、D两点也等电势。可以看出，三只电阻是并联关系，且通过、R2、R3的电流方向分别是向右、向左、向右。M、N的示数分别等于I2+I3和4+I2，因此M、N的示数之和等于总电流

8、与I2之和。若图中M、N都表示电压表，则三只电阻显然是串联关系M、N的示数分别表示U1+U2和U2+U3,M、N的示数之和等于总电压与/2之和。7.含电容器电路的计算电容器与跟它并联的用电器两端的电压相等。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要根据正极板电荷变化判断电流方向。若电量变化前后极板带电的电性不变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；若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。DDD例5.已知如图，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.增大鸟

9、B.增大R2C.增大R3D.减小R3解:由于稳定后电容器相当于断路因此R3上无电流，电路中的等势点如图中A、B、D所示。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B。二、闭合电路欧姆定律电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置。电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。电源接入电路后形成闭合电路，其中电源外部的电路叫做外电路，电源内部的电路叫做内电路。外电路的电阻称为外电阻，内电路的电阻称为内阻。1主要物理量R+、'探针/TI研究闭合电路，主要物理量有、

10、r、R、人U前广上勺两个是常量，后三个是变量。八I表达式：I=-（人R间关系）；U=E-Ir亡ItR+r（U、n可关系）从以上两式看出:当外电路断开时（I=0）,路端电压等于电动势这时若用电压表去测量时,读数却略小于电动势（有微弱电流）当外电路短路时R=0,因而U=0）电流最大，为=E/rm（一般不允许出现这种情况，电流太大，很容易把电源烧坏）。2电源的功率和效率功率：电源的功率（电源的总功率）=EI电源的输出功率P=UIE出电源内部消耗的功率P=I2r最后一个等号只适用于纯电阻电路）电源的输出功率P=/E2R4Rr.竺冬邑,P随R变化的图R（R+r）2（R+J4r4r出E2线如右，当内、外电

11、阻相等时，电源的输出功率最大P。m4r例7.已知如图,E=6V，r=4Q,R=2Q,R2的变化范围是）10Q。求：电源的最大输出功率；R|上消耗的最大功率；上消耗的最大功率。解：外电阻等于内电阻，电流越大功率越大，把R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为Q,3.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，使匚*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112I_1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©增大，总电阻一定增大;由I=，I一定减小；ER4r1R+r1由U=E-Ir,U一定增

12、大；因此U4、I4一定增大；由I3=I-I4,I3、U3一定减小；由U=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。）例8.如图，电源内阻不可忽略.已知定值电阻=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

13、列的哪些值A0.28AB0.25AC0.22AD0.19A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0H9A.电源的路端电压一定减小，原来路端电压为2V,所以电键接2后路端电压低于2V,因此电流一定小于0.25A.所以只能选C。注意隐含条件：电压也降低了！凡变化电路，必须同时考虑人U三者的变化。例9.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V、V2示数变化的绝对值分别郑U和AU2,下列说法中正确的是A.小灯泡L、L3变暗，L2变亮B.小灯泡L3变亮，L、L2变暗C.AU1<AU2D.AU1>AU2解：触片P从右端滑到左

14、端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小。与滑动变阻器串联的L、l2电流增大，变亮；与滑动变阻器并联的3电压降低，变暗。U减小,u2增大，而路端电压U=U1+U2减小，所以U的变化量大于u2的变化量，选D。4.U-I图象的应用右图中a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I图象；交点M的坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压以OM为对角线的矩形的面积表示输出功率;a斜率的绝对值表示内阻大小；b斜率的绝对值表示外电阻大小；当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时）矩形面积最大，即输出O功率最大（当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一。半）NIE（侶）0m砂RR2电流以及灯泡的实际电功率

15、。例10.如图电路中R=R2=100Q，是阻值不随温度而变的定值电阻。白炽灯泡:的伏安特性曲线如右边-U图线所示。电源电动势E=100V,内阻不计。求：当电键K断开时灯泡两端的电压和通_过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率。当电键闭合时，灯泡两端的电压和通过灯泡的解：设K断开时灯泡两端的电压和通过灯泡的电流分别为UI,U=E-IR，即Ui=lOO-lO0，作出图线如所示。该直线与灯泡的U图线交点坐标M的物理意义就是当时的实际电压电流，因此有U=40V,0.60AW=24W。设K闭合时灯泡两端的电压和通过灯泡的电流分别为U2、I2，则U2=E-(I2+U2/R2)Rl，I/A即U2=5O-502，作

16、出图线如所示。该直线与灯泡的U图线交点N坐标的物理意义就是当时的实际电压电流，因此有U2=27V，厶=0.46AW=12WO练习7.如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线若已知该蓄电池组的内阻为.0Q,则这只定值电阻的阻值Q。现有4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时_是W。解：由图象可知蓄电池的电动势为0V,由斜率关系知外电阻阻值为Q。用3只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等芒Q,因此输出功率最大为0W。5.滑动变阻器的两种特殊接法在电路图中，滑动变阻器有两种接法要

17、特别引起重视：'RE丁r右图电路中,当滑动变阻器的滑动触海从a端滑向b端的过程中，总电阻先增大后减小，到达中点位置时外电阻最大，总电流最小。所以电流表A的示数先减小后增大；还可以证明纠的示数一直减小，而為的示数一直增大。右图电路中，设路端电压7不变。当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中，总电阻逐渐减小；总电流逐渐增大；Rx两端的电压x二二Ri逐渐增大，通过R的电流I也逐渐增大（这就是分压电路的工作原理）例11.如图所示，电路中ab是一段长10cm电阻为100Q的均匀电阻丝。两只定值电阻的阻值分别遞=80Q和R2=20Q。当滑动触头P从a端缓慢向b端移动的全过程中灯泡始终发光。

18、则当移动距离cm时灯泡最亮，移动距离为cm时灯泡最暗。解：当P移到右端时，外电路总电阻最小，灯最亮，这ap长10cm。当aP间电阻为20Q时，外电路总电阻最大，灯最暗，这0OP长2cm。6.断路点的判定当由纯电阻组成的串联电路中仅有一处发生断路故障时用，电压表就可以方便地判定断路点：凡两端电压为零的用电器或导线是无故障的两；端电压等于电源电压的用电器或导线发生了断路。例12.右图电路由电源E、电阻R、R2白炽灯L和ab、cd、efgh四根导线组成。原来灯g泡正常发光，后来由于某一处断路而突然灭了。为查明断路点，某同学将电压表的正、负接线柱依次接在线路中下列两点上，并读出示数如下e间0V；ad间

19、1.5V；cg间1.5V；fh间0V。由此可以判定断路点在A.de间B.cd间C.fg间D.gh间解：串联电路中只有一处断路时，凡包含断路点的外电路电压等于电源电动势；凡不包含断路点的外电路电压为零。由此，断路点一定在d和cg的交集中，只可能是cd间。选B。例13.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，用导线b、c、d、e、f、g和h按如图+所示方式连接电路，电路中所有元件都完好，且电压表和电流表已调零。闭合开关后：若电压表的示数为2V,电流表的示数为零，小灯泡不亮，则断路的导线为；若电压表的示数为零,电流表的示数为）.3A,小灯泡亮，则断路的导线为；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，

20、但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为解：（1H（2）hg红黑八'、；RgRiE，r+-RgRiE，r1三、欧姆表原理黑八、欧姆表内部由电流表头、电源、调零电阻串联组成，外部在+、插孔内分别插有红、黑表笔。当红、黑表笔短接时，调节调零电阻?1，使电流表指满偏电流g，根据E欧姆定律，I=E。调零后R的值不再改变，gR+r+R1g1E欧姆表总内阻为r0=Rg+r+R,I二-。若在红、黑表笔间接一只阻值为“g1grIg/20RxEoR的待测电阻，则通过电流表头的电流为=。从I-R图象可以ro2r°3r。xr+Rx0x看出：Rx越大，I越小，并且这个变化是非线性的。当待测电

21、阻阻值©等于欧姆表内阻0时，通过电流表头的电流为g/2,因此欧姆表刻度中央x0g刻度所标的阻值（与当时倍率的乘积）就是欧姆表内阻。从原理图看出：用欧姆表测电阻时，由于电源在表内，电流从负插孔流出，通过黑表笔流入待测电阻，再从红表笔流入正插孔，进入欧姆表。例14.多用表的表头是一只量程6mA的电流表。与3mA刻度对应的欧姆表刻度值是30Q，则与0mA、1mA、2mA、4mA、5mA、6mA对应的欧姆表刻度值依次Q、Q、Q、Q、E解:与0mA对应的欧姆表刻度值为*与6mA对应的欧姆表刻度值为）。由满偏电流I二gr0E和I二一一,中值刻度是30Q,说明欧姆表内阻0=30Q；与1mA对应的总电流是满偏电流的r+R00x1/6,因此总电阻为r0+Rx=6r0，对应的Rx=5r°=150Q；同理可得与2mA、