电路的基本概念 部分电路

7、1电路的基本概念部分电路高三总复习选修3-11、电荷的定向移动形成电流．一、电流金属导体中的自由电荷是自由电子；电解液中是正、负离子规定：正电荷定向移动的方向为电流方向.2、电流方向电源外部电路中电流方向由电源正极（高电势点）流向电源负极（低电势点），是电场力做功.在电源内部电流方向由电源负极（低电势点），流向电源正极（低电势点），是非静电力做功.3.电流强度(I)(1)物理意义：是描述电流强弱的物理量.(2)公式I＝Q/t.单位时间流过导体横截面的电量。注意：①电流有方向，但是标量②环形电流I＝Q/T，T为环绕周期1．如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有n1个一价正离子通过溶液内某截面S，有n2个一价负离子通过溶液内某截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是(

)A．当n1＝n2时，电流为零B．当n1>n2时，电流方向从A→B，电流为C．当n1<n2时，电流方向从B→A，电流为D．电流方向从A→B，电流为D

③电解液中Q=|Q+|+|Q-|4、单位：安培(A).是国际单位制中的7个基本单位之一.1安(A)＝103毫安(mA)＝106微安(μA).5．微观表达式：对于金属导体有I＝_____，其中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，这个公式只适用于金属导体．nqvS②公式中的v是电子定向移动的平均速率(约为10－5m/s)，不是电子做热运动的速度(约为105m/s)，也不是电流的传播速率(为光速c＝3×108m/s).注意：①此式是金属导体中电子流动时的电流决定式；4.电流的分类(1)交流电：电流的大小和方向随时间作周期性变化的电流.(2)直流电：电流方向不随时间变化的电流.(3)恒定电流：电流的大小和方向都不随时间变化的电流.产生恒定电流的条件是：导体两端电压保持恒定.2．横截面的直径为d、长为l的导线，两端电压为U，当这三个量中一个改变时，对自由电子定向运动的平均速率的影响是(

)A．电压U加倍，自由电子定向运动的平均速率不变B．导线长度l加倍，自由电子定向运动的平均速率加倍C．导线横截面的直径加倍，自由电子定向运动的平均速率不变D．以上说法均不正确C二、电阻定律ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率单位是Ω·m.1、纯金属的电阻率小，合金的电阻率大于组成它的任何一种金属的电阻率．材料的电阻率与温度的关系为：(1)金属的电阻率随温度的升高而增大(2)半导体的电阻率随温度的升高而减小(3)有些物质当温度接近0K时，电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象，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，氧化物的转化温度较高，称为高温（相对较高的低温）超导体．在温度不变的情况下，导体的电阻R跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比．L为沿电流方向的长度。热敏特性、光敏特性、搀杂特性2、R＝U/I与R＝ρl/S的比较3.滑动变阻器(2)原理：利用改变连入电路的电阻丝的长度来改变电阻.（1)构造：AB是一根纯金属杆，其电阻可视为零.CD是电阻较大、长度较长且均匀的电阻丝，P是滑片，能将AB杆与电阻丝连通.若将AB直接接入电路当中，其电阻为零；接法选择接法选择②当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压接法．（1）下列三种情况必须选用分压式接法①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节

③若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法．·③没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法．（2）下列情况可选用限流式接法①测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接

②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式3、两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀地拉长到原来的两倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同的电压，则在相同时间内通过它们的电荷量之比为(

)A．1∶4

B．1∶8

C．1∶16

D．16∶1

C4、如图所示，厚薄均匀的矩形金属片，边长ab＝10cm，bc＝5cm，当A与B之间接入的电压为U时，电流为1A，若C与D间接入的电压为U时，其电流为(

)A．4A

B．2AC．0.5AD．0.25AA三、部分电路欧姆定律导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比1．适用范围：适用于金属导电和电解液导电，对于气体导电不适用．适用纯电阻电路(不含电源、电动机、电解槽)2．伏安特性曲线：通过导体中的电流I跟加在两端的电压U的关系图．如图所示．(1)线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用于欧姆定律

(2)非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件，不适用

于欧姆定律．3、线性元件图线a、b表示线性元件．图线c、d表示非线性元件．3、线性元件说明：利用物理图象求斜率时，切忌运用直线倾角的正切来求，因为物理图象坐标轴单位长度是可以表示不同大小的物理量，不同I-U图象上表示同一电阻的伏安特性曲线时，直线倾角可能不同.答案：

C9917.56、两个额定电压为220V的白炽灯L1和L2的U-I特性曲线如图所示.L2的额定功率约为

W；现将L1和L2串联后接在220V的电源上，电源内阻忽略不计.此时L2的实际功率约为

W

.四、电功、电热和电功率1．电功(1)实质：电场力对电荷做正功．是电势能转化为其他形式的能的过程．(2)公式：W＝qU＝UIt，这是计算电功普遍适用的公式．2．电热(1)定义：电流流过一段导体时产生的热量．(2)公式：Q＝I2Rt(焦耳定律)．3．电功率(1)定义：单位时间内电流做的功叫电功率．(2)公式：P＝＝UI

(计算电功率普遍适用的公式)对于纯电阻普遍适用4、电功与电热的关系总之，从能量守恒的角度看，电功是电能转化为其他形式的能的总和，电热是电能中仅转化为内能的部分，二者不同

5．用电器的额定功率和实际功率(1)用电器正常工作条件下所加的电压叫做额定电压，额定电压时消耗的功率是额定功率，即P额＝I额·U额．(2)实际功率是指用电器在实际电压下消耗的功率，即P实＝I实·U实，P实不一定等于P额，若U实＞U额，则P实＞P额，用电器可能被烧毁．

注意：有电动机的电路不一定是非纯电阻电路，当电动机不转动时，仍为纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能．只有在电动机转动时才为非纯电阻电路，U＞IR，欧姆定律不适用，此时大部分电能转化为机械能．额定电压、额定功率是用电器的重要参数，分别表示用电器正常工作电压和在正常电压下用电器的功率．例：“220V,40W”的白炽灯．用电器的工作电压不一定等于额定电压，用电器的实际功率不一定等于额定功率．7．(2011年江苏盐城模拟)用如图所示的实验电路研究微型电动机的性能．当调节滑动变阻器R，让电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和24V．则这台电动机(不计温度对电阻的影响)(

)A．正常运转时的输出功率为32WB．正常运转时的输出功率为48WC．正常运转时的发热功率为1WD．正常运转时的发热功率为47WA8、一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后正常工作，消耗功率66W，求：(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？(3)如果接上电源后，电风扇的扇叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？【答案】

(1)0.3A

(2)64.2W

1.8W

97.3%(3)11A

2420W

2420W五、串联电路和并联电路1．串联电路的特点2．并联电路的特点：D9、如图所示，P为一块均匀的半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A、B之间，测出电阻为R，然后再将它按图乙方式接在C、D之间，这时P的电阻为()A.RB.1/2RC.R/4D.4R9、一个T型电路如图所示，电路中的电阻R1＝10Ω，R2＝120Ω，R3＝40Ω.另有一测试电源，电动势为100V，内阻忽略不计．则(

)A．当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40ΩB．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40ΩC．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80VD．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80VAC六、小量程电流表G(表头)的改装1、表头的构造和原理(1)构造：①永磁铁，②放入其中的可转动的线圈（2)原理：电流表和电压表都是由表头改装而成的．其中的辐向磁场，保证线圈转动时，磁场情况不变，如上图．表头用符号Ⓖ表示当电流流经线圈时，线圈因受安培力而转动，弹簧通过转轴阻碍线圈的转动，线圈停止转动时，线圈转过的角度θ∝I，所以根据表头指针偏转的角度可以测出电流的大小，且刻度是均匀的．线圈在磁场力作用下带动指针一起偏转，电流越大，指针偏角越大，且θ∝I1、当电流通过线圈时导线受到安培力的作用线圈转动，螺旋弹簧扭转，安培力越大，弹簧型变量越大，角度越大。2、电流反向，扭转反向，指针偏转反向。六、小量程电流表G(表头)的改装改装类型电压表串联电阻分压U＝Ig(Rg＋R)所以R＝

－Rg大量程电流表并联电阻分流IgRg＝(I－Ig)R所以R＝

Rg2、参数内阻Rg，满偏电流Ig，满偏电压Ug，关系是Ug＝IgRg3、改装注意：当电流表和电压表不能看成理想的电表时，电流表看成一个小电阻，电压表看成一个大电阻．4、半偏法测内阻具体实验步骤如下（1）如图所示的方式连接电路。（2）合上开关S1，调整R的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度。（3）合上开关S2，调整R’的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半。（4）记下此时的电阻箱的阻值R’=rg。（5）系统误差偏小（6）校准C13.如果两个电流表的满偏电流Ig均为3mA，内阻Rg均为100Ω，欲将其改装成量程分别为3V和15V的电压表，则：(1)分别串联的电阻R1和R2有多大？(2)将改装后的电压表串联后测电路中电阻的电压时，指针的偏角θ1和θ2有何关系，示数U1