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文档简介
1、第十章 恒定电流 第1部分 部分电路欧姆定律 电阻定律第3部分 电路的连接 串、并联电路的作用第2部分 电功和电功率第4部分 电源 闭合电路的欧姆定律第5部分 直流电路的分析和计算2021/8/8 星期日1第1部分 部分电路欧姆定律 电阻定律一、电流二、部分电路欧姆定律实验定律三、电阻定律2021/8/8 星期日2一、电流1、形成:电荷的定向移动形成电流。2、导体中存在持续电流的条件:保持导体两端的电势差。3、性质:标量大小:IQ/t表示单位时间内通过导体横截面的电量4、方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向导体中电流方向:从电势高处流向电势低处电源:内部从电势低处流向电势高处外部从电势高
2、处流向电势低处2021/8/8 星期日3例1、设氢原子中电子在半径为r的轨道上做圆周运动,电子的电量为e,质量为m,静电力常量为k,试求等效电流的电流强度例2、某电解槽中,如果在1s内共有51018个二价正离子和11019个一价负离子通过面积为0.1m2的某横截面,则通过该横截面的电流为多大?例3、有一横截面为S的铜导线,流经其中的电流为I设每单位体积的导线有n个自由电子,电子电量为e,此时电子的定向移动速度为v在t时间内,通过导体横截面的自由电子数目可表示为( )(A)nvSt (B)nvt (C)It/e (D)It/Se2021/8/8 星期日45、分类:直流电:电流方向不随时间变化而改
3、变的电流叫直流电.交流电:大小、方向随时间作周期变化的电流叫交流电.2021/8/8 星期日5二、部分电路欧姆定律实验定律1、内容:导体中的电流跟导体两端电压成正比, 跟导体的电阻成反比。2、表达式:变形式:3、适用条件:金属导电或电解质导电.不适用气体导电.4、伏安特性曲线2021/8/8 星期日6例4、一个标有“220V60W”的白炽灯泡,加上的电压U由零逐渐增大到220V,在此过程中电压U和电流I的的关系可用下图所示在给出的四个图线中肯定不符合实际的是(1993年全国卷) ( )2021/8/8 星期日7三、电阻定律1、内容:导体的电阻跟导体的长度成正比,跟它的横截面积成反比。2、表达式
4、:3、电阻率:与导体的材料和温度有关。一般金属的电阻随温度的升高而增大。某些材料电阻率降低到绝对零度附近时,减小到零,这种现象称为超导。2021/8/8 星期日8第3部分 电路的连接 串、并联电路的作用一、等效电路的画法电势法二、串、并联电路的特点和性质三、例题讲解2021/8/8 星期日9一、等效电路的画法电势法1、电势法具体步骤:首先根据电流的流向分析电路中各个节点的电势高低,并将各个节点按电势从高到低的顺序排列;然后将每个电阻画在相应的两节点间。2、在某些复杂的电路中,除电阻外还包含了电表。在一般情况下可将其视为理想电表,故在分析等效电路时可将电压表视为断开,电流表视为短路。2021/8
5、/8 星期日10二、串、并联电路的特点和性质2021/8/8 星期日11例1、如图所示,R1R2R3123当AB两端加上某一电压后,电流表A1的示数为1A,则三个电流表示数I1:I2:I3 。 例2、如图所示四个相同灯泡接在电路中,比较它们的亮度,正确的说法是( )(A)L4最亮(B)L3最亮(C)L1和L2同样亮(D)L3和L4同样亮三、例题讲解2021/8/8 星期日12例3、假如如图所示的电路,R1、R2为两个阻值很小的电阻,电路总电流恒为I若电流表A与R2串联时,其读数为0.4I,则电流表A与R1串联时( )(A)电流表A读数为0.6I(B)电流表A读数小于0.6I(C)R2中电流为0
6、.4I(D)R2中电流大于0.4I例4、如图所示电路中已知I3A,I12A,R110,R25,R330,则通过电流表的电流方向及大小分别为 ( )(A)电流方向向左(B)电流方向向右(C)电流大小为0.5A(D)电流大小为1.5A2021/8/8 星期日13例5、如图所示,AB和AB是长度均为Km,每千米电阻值为1的两根输电线今发现在距A和A等远的两点C和C间发生漏电,相当于在两点间连接了一个电阻现用电动势为90V、内阻不计的电源接在AA间时,测得BB间电压为72V;将此电源接在BB间,测得AA间的电压为45V,由此可知A与C相距 km.2021/8/8 星期日14第2部分 电功和电功率一、电
7、功二、电功率三、焦耳定律(实验定律)四、例题讲解2021/8/8 星期日15一、电功1、电流做功实质上是电场力推动自由电荷定向移动所做的功.2、电流做功的过程伴随着电能和其它形式的能的转化.3、表达式 WUIt (定义式)二、电功率1、表示电流做功快慢的物理量2、表达式 PUI (定义式)2021/8/8 星期日16三、焦耳定律(实验定律)1、内容:2、公式 QI2Rt (定义式)四、两种电路 1、纯电阻电路:WUItI2RtPUII2RQI2RtUItW2、非纯电阻电路:含有电动机、电解槽的电路,欧姆定律不再适用电功 WUItI2Rt电功率 PUII2R电热 QI2RtUIt2021/8/8
8、 星期日17例1、把两个相同的电灯分别接成如图所示的两种电路,调节变阻器,使电灯都正常发光若两电路消耗的总功率分别为P1、P2,两个变阻器R1、R2消耗的电功率分别为P1、P2,则可以判定 ( ) (A) P12P2 (B) P1P2 (C) P12P2 (D) P12P22021/8/8 星期日18例2、某一用直流电动机提升重物的装置如图所示重物的质量m50kg,电源电动势110V不计内阻及各处的摩擦,当电动机以v0.90ms的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流强度I5A,由此可知电动机线圈的电阻 R 。 例3、如图所示的电路中,电源电动势6V,内阻r1,M为一直流玩具电动机,其电枢电阻R
9、1=2,限流电阻R2=3,电压表示数为3.6V,求玩具电动机得到的电功率和转化为机械能的功率2021/8/8 星期日19例4、已知R1、R2都标有4W 100字样,而R3标有1W 100字样按图中所示的电路连接,则A、B间允许消耗的最大电功率为 W2021/8/8 星期日20第4部分 电源 闭合电路的欧姆定律一、电动势二、闭合电路的欧姆定律三、闭合电路的U-I图线四、例题2021/8/8 星期日21一、电动势1、反映电源把其它形式的能转化为电能的本领大小.数值上等于电路中每通过1C电量电源所提供电能的数值.2、单位:伏特.二、闭合电路的欧姆定律1、内容: 闭合电路中的总电流与电源的电动势成正比
10、,与内、 外电路的总电阻成反比.2、 表达式:I/(Rr) IRrU外U内讨论:a、若R0时外电路短路Im/rU路0b、若R时外电路断路I0U路2021/8/8 星期日22三、闭合电路的U-I图线讨论:A、B、C、D几点的物理含义图线斜率含义其中U和I为将U和I轴平移而成。2021/8/8 星期日23四、例题例1、如图,若将滑动变阻器的滑片向下滑动时,各电表示数将如何变化?1、电路动态分析2、直流闭合电路定性分析与定量计算例2、如图,电源内阻不能忽略,R1=5,R2=4,电键S接1时电流表读数为2A,电键S接2时电流表读数可能为下列情况中的:( )A、 2. 5A B、1.8A C、2.2A
11、D、3.0A2021/8/8 星期日24例3、由一个内阻为5的电动势为10V的电源分别给三个阻值不同的外电阻供电,选择哪个外电阻可使其输出功率最大?( )A、R=8 B、R=10 C 、R=5 D、以上答案均错解后语:闭合电路的输出功率随外电阻变化情况如图,归纳起来有以下规律:当外电阻改变,恰有Rr时,输出功率最大,P=2/4R,其效率恰为50%当外电阻改变后,其阻值越接近电源的内阻值,输出功率越大,反之越小.如外电阻由R1增到R2,由于R2比R1更接近内阻值,帮输出功率P2P12021/8/8 星期日253、U I图线例4、如图,直线A为电源的U-I图线,直线B为电阻的U-I图线,用该电源和
12、该电阻组成闭合电路,则电源的输出功率和电源的效率分别虽: A、4W, 33% B、2W, 33.3%C、2W, 67% D、4W, 67%2021/8/8 星期日26例5、两个电源的U-I图线如图, 把两个电源分别和外电阻R1和R2构成闭合回路,路端电压分别为U1和U2,电源的总功率分别为P1和P2,输出功率分别为P1和P2,则下列说法正确的是:A、如果R1=R2,那么肯定U1U2,P1P2,P1P2B、如果R1=R2,那么肯定U1U2,P1P2,P1P2C、如果R1R2,那么肯定U1U2,P1P2,P1P2D、如果R1R2,那么肯定U1U2,P1P2,P1P22021/8/8 星期日27第5
13、部分 直流电路的分析和计算一、直流闭合电路定性分析与定量计算二、含有电容器的电路2021/8/8 星期日28一、直流闭合电路定性分析与定量计算例1、在图示电路中,电池的电动势5V,内电阻10,固定电阻为90,R0是可变电阻。在R0由零增加到400的过程中,求:(1)可变电阻R0消耗热功率最大的条件和最大热功率。(2)电池的内电阻和固定电阻R上消耗的最小热功率之和。例2、如图,当R1的滑片由左向右滑动时,电压表V1和V2的示数增量为U1和U2,则它们的大小 应有:2021/8/8 星期日29例3、如图电路中,R1=3,R2=9,R3=6,电源电动势=24V,内阻不计,当开关S1、S2均断开和均闭
14、合时,灯泡L都能正常发光,(1)写出两种情况下流经灯泡的电流方向, (2)求灯泡正常发光时的电阻R和电压U2021/8/8 星期日30例4、如图a,图像表示加在某灯泡上的电压与通过它的电流之间的关系,如忽略电池及电流表的内阻,试问:(1)按图b的方式把三个相同的灯泡接在电动势为12V的电池组上,则灯泡的阻值R和电路中电流强度为多大?(2)把其中两个灯泡和一只R0=10的定值电阻以及电动势为8V的电池组按图c的方式连接,则流过电流表的电流IA和此时灯泡的电阻R为多大?2021/8/8 星期日31二、含有电容器的电路例1、如图=10V,C1=C2=30F,R1=4.0,R2=6.0,电池内阻忽略不计。先闭合开关S,待电路稳定后,再将开关断开,则断开S后流过R1的电量为多大?例2、如图单刀双掷开关S开始时接通2,电路中的元件参数如下,R1=R2=10,R3=R4=20,C=300F,电源电动势=6V,内阻不计.求:(1)当开关从接通2改为接通1,且待电路稳定后,电容C的电量.(2)当开关从接通1改为接通
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