第十三讲稳恒电流演示文稿

第十三讲稳恒电流演示文稿本文档共73页；当前第1页；编辑于星期二\20点49分优选第十三讲稳恒电流本文档共73页；当前第2页；编辑于星期二\20点49分一、部分电路1、电流电荷的定向移动形成电流．电流的微观表达式:本文档共73页；当前第3页；编辑于星期二\20点49分2、电阻、电阻定律（1）电阻表示导体对电流阻碍作用的物理量．我们定义加在导体两端的电压U与通过导体的电流I之间的比值，叫做导体的电阻，用R表示．写成公式为导体的电阻由导体本身的物理条件决定，而与加在导体两端的电压及通过导体的电流无关．本文档共73页；当前第4页；编辑于星期二\20点49分（2）电阻定律在温度不变时，导线的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比，写成公式为式中ρ是比例常数，对于不同的材料，比例常数ρ的值是不同的．这说明该比例常数是个与材料有关的物理量，它反映了材料导电性能的好坏，我们把它叫做材料的电阻率．如果我们知道某种材料的导体的长度L、横截面积S及电阻R，那么该种材料的电阻率为本文档共73页；当前第5页；编辑于星期二\20点49分3、欧姆定律导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比．写成公式为本文档共73页；当前第6页；编辑于星期二\20点49分4、电功、电功率（1）电功电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比，即

W=Uq=UIt．（2）电功率电流所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值叫做电功率．用P表示电功率，那么一段电路上的电功率，跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比，即

P=UI．本文档共73页；当前第7页；编辑于星期二\20点49分（3）用电器的额定值用电器在正常工作条件下的电功率、电压、电流分别叫做用电器的额定功率、额定电压、额定电流．用电器通常标明额定功率和额定电压．用电器在额定电压下工作，它的实际功率是额定功率，实际电流是额定电流．如果用电器不在额定电压下工作它的实际功率就不等于额定功率，实际电流也不等于额定电流．本文档共73页；当前第8页；编辑于星期二\20点49分5、焦耳定律电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比．用Q表示电流通过导体产生的热量，则对于纯电阻电路，电流所做的功跟产生的热量相当，电能完全转化为电路的内能．此时欧姆定律成立，因而下面三个计算式是等价的对于非纯电阻电路，电流所作的功跟产生的热量不相等，电能除部分转化为内能外，还要转化为机械能．此时部分电路的欧姆定律不再适用，前边三个公式不等价，但电功的计算仍为W=UIt，电热的计算公式仍为本文档共73页；当前第9页；编辑于星期二\20点49分6、串联电路与并联电路（1）串联电路的性质本文档共73页；当前第10页；编辑于星期二\20点49分（2）并联电路的性质本文档共73页；当前第11页；编辑于星期二\20点49分二、全电路1、电源的电动势当电源把电量为q的正电荷从电源的负极移至电源的正极过程中，（与其它形式的能转化为电能相对应的）非静电力所做的功W非与电量q的比值，称为电源的电动势．电动势用ε表示，则电源的电动势是表示电源将其它形式的能转化为电能的本领的物理量．它在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压．本文档共73页；当前第12页；编辑于星期二\20点49分2、闭合电路的欧姆定律闭合电路里的电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比．若用ε表示电源的电动势，那么闭合电路的欧姆定律可表达为本文档共73页；当前第13页；编辑于星期二\20点49分部分电路本文档共73页；当前第14页；编辑于星期二\20点49分全电路本文档共73页；当前第15页；编辑于星期二\20点49分3、电源的工作特性（1）电源的输出电流与外电路电阻本文档共73页；当前第16页；编辑于星期二\20点49分（2）电源的路端电压与外电路电阻本文档共73页；当前第17页；编辑于星期二\20点49分（3）电源的路端电压与输出电流本文档共73页；当前第18页；编辑于星期二\20点49分（4）电源的输出功率与外电路电阻本文档共73页；当前第19页；编辑于星期二\20点49分（5）电源的输出功率与输出电流本文档共73页；当前第20页；编辑于星期二\20点49分4、串联电池组与并联电池组（1）串联电池组本文档共73页；当前第21页；编辑于星期二\20点49分（2）并联电池组本文档共73页；当前第22页；编辑于星期二\20点49分三、电阻的测量1、伏安法测电阻本文档共73页；当前第23页；编辑于星期二\20点49分2、伏安法测电源的电动势与内电阻（1）电路（2）原理本文档共73页；当前第24页；编辑于星期二\20点49分（3）数据记录及处理（4）结论本文档共73页；当前第25页；编辑于星期二\20点49分3、用万用表的欧姆档测电阻的原理本文档共73页；当前第26页；编辑于星期二\20点49分IxRx欧姆表的标度与电流表的标度间的对照表本文档共73页；当前第27页；编辑于星期二\20点49分用万用表的欧姆档测电阻的操作要点（1）档位的选择先估计待测电阻的阻值，其阻值与哪个档位的中值电阻接近，就选择哪个档位．（2）电调零每次选择档位后，都要让表笔短接，调节表上的电位器使指针达到满偏，即指向电阻的零刻度．（3）隔离待测电阻必须使待测电阻与电路完全隔离开，才可实施对待测电阻的测量．本文档共73页；当前第28页；编辑于星期二\20点49分4、测金属的电阻率用伏安法（安培计外接）测金属丝的电阻R；用米尺测金属丝的长度L：用千分尺测金属丝的直径d，则金属丝的横截面积为那么可间接测出金属的电阻率为本文档共73页；当前第29页；编辑于星期二\20点49分【典型例题】例1如图的电路中，r是已知的，若要使AB两端之间的电阻仍为r，则图中的电阻R和r的数值关系是A．R=3r B．R=2.5rC．R=2r D．R=1.5r本文档共73页；当前第30页；编辑于星期二\20点49分答：选项D正确．本文档共73页；当前第31页；编辑于星期二\20点49分的示数如何变化？本文档共73页；当前第32页；编辑于星期二\20点49分本文档共73页；当前第33页；编辑于星期二\20点49分即x增大时,I1先减小后增大;本文档共73页；当前第34页；编辑于星期二\20点49分或单调的减小。电流表A1的示数由开始逐渐减小到电流表A2的示数,由零开始不断增大,直到最大值本文档共73页；当前第35页；编辑于星期二\20点49分说明：相当一批电学问题中涉及到求极值的问题，本题即为一例．读者应总结并熟悉求解物理极值问题的两类基本方法：一类是主要依靠物理原理或物理规律，依靠具体问题所提供的物理情景去寻找具体问题的极值；另一类是依据中学数学中求极值的知识去分析和解决具体物理问题中的极值．本文档共73页；当前第36页；编辑于星期二\20点49分例3在图所示的电路中，电池电动势ε=5V，内电阻r=10Ω，固求：（2）电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和．满足某个条件才可以。本文档共73页；当前第37页；编辑于星期二\20点49分热功率，即此式展开化简得值为本文档共73页；当前第38页；编辑于星期二\20点49分是1/16W；r和R上消耗热功率之和的最小值是0.01W．本文档共73页；当前第39页；编辑于星期二\20点49分说明：本题可以把固定电阻和电池合在一起看作电动势为ε及内电

出的功率（也是外电阻得到的电功率）最大，且电源输出的最大功率为概念在解题时很有用．本文档共73页；当前第40页；编辑于星期二\20点49分例4如图所示，在U-I图像中，直线a表示一个定值电阻R，直线b表示一个电池的伏安特性．将此电池与此定值电阻组成闭合电路，则电池每秒钟有多少化学能转化为电能量？电池的输出效率多大？分析：在U-I图像中，定值电阻的伏安特性曲线是一条过坐标原点的直线，根据欧姆定律可知，这条直线的斜率就是电阻的阻值R．在U-I图像中，一个电源的伏安特性曲线是一条负斜率直线，直线的纵截距就是“电路断路时的路端电压”，即电源的电动势，直线的斜率的绝对值就是电源的内电阻．电源是将其他形式的能量转化为电能量的装置，化学电池就是将化学能转化为电能的设备．电池的转化功率等于其电动势与供电电流的乘积．本文档共73页；当前第41页；编辑于星期二\20点49分解：由图可知，定值电阻R为由图可见，直线b的纵截距ε为6V，其内阻r为将电阻与电池串联组成电路时，电池供电电流I为本文档共73页；当前第42页；编辑于星期二\20点49分电池每秒钟转化为电能的化学能为

E=Iεt=2A×6V×1s=12J电池的输出效率为答：电池每秒钟有12J的化学能转化为电能．电池的输出效率为66.7％．本文档共73页；当前第43页；编辑于星期二\20点49分电键闭合时，电动机输出的机械功率．本文档共73页；当前第44页；编辑于星期二\20点49分这时通过电源的电流为通过电动机的电流为电动机输出的机械功率为

=1.5W答：电动机输出的机械功率是1.5W．本文档共73页；当前第45页；编辑于星期二\20点49分算并联电阻．今后遇到电动机与另一电阻串联或并联时，一定不要用电动机的线圈电阻和其他电阻求串联电阻或并联电阻．本文档共73页；当前第46页；编辑于星期二\20点49分例6如图所示的电路中，小灯泡的额定电压与额定功率分别为6V，3W，其中消耗的功率等于2W．当灯泡换成9V，3W时，要使该灯上的消耗的功率小于2W，则电源的电动势与内阻分别应满足什么条件？分析

该题各状态下的等效电路非常简单，因而从物理角度来说，公式组合很容易，但作为87年的高考题（数据略有改动），得分率相当低，其原因是数学运算较复杂，同时学生遗忘了其中自然边界条件的分析．本文档共73页；当前第47页；编辑于星期二\20点49分从式①，②可得：本文档共73页；当前第48页；编辑于星期二\20点49分解得：-18＜r＜18Ω从实际情况可知，r≥0，故r的条件为0≤r＜18Ω，由式①可得：将r条件代入可得：此即ε应满足的条件．从上述两个例子中，我们大略可知，这类习题在计算中，当各状态的等效电路确定后，公式的组合一般不难，但在具体运算中，要注意运算的技巧及对各结果进行分析．本文档共73页；当前第49页；编辑于星期二\20点49分例7如图电路中，电流表的示数为0.75A，电压表的示数为2V，为0.8A，电压表的示数将变为3.2V，试求：（1）电路中烧断的定值电阻是哪一只；（3）电源电动势ε和内电阻r．分析：某一电阻被烧断后，其阻值变为无穷大，该部分电路成为断路，无电流通过．由于某电阻烧断前、后，电流表均有一定示数，说明根据某电阻烧断前后，电流表和电压表的两组示数，可用欧姆定律列出方程求解有关电学量．本文档共73页；当前第50页；编辑于星期二\20点49分本文档共73页；当前第51页；编辑于星期二\20点49分那么R2被烧断前，那么R2被烧断后，解得，本文档共73页；当前第52页；编辑于星期二\20点49分【反馈练习】1.答案:A本文档共73页；当前第53页；编辑于星期二\20点49分2．图中是a、b两个直流电源的伏-安特性曲线，由图可知两个电源的电动势大小和内电阻大小关系是答案:A本文档共73页；当前第54页；编辑于星期二\20点49分

3．电路如图所示，由一个电池、3个可变电阻以及一个竖直放置的平行板电容器组成，电容器两板间有一个带电液滴恰好处于静止状态．现要使带电液滴向上加速运动，可行办法是答案:CD本文档共73页；当前第55页；编辑于星期二\20点49分4是A．电源的输出功率不断增大B．电源的输出效率不断减小答案:ABCD本文档共73页；当前第56页；编辑于星期二\20点49分

5．关于电源电动势，下列说法中正确的是

A．电源电动势大，表示电源将其他形式的能量转化成电能的数量多

B．电源电动势大，表示电路中每通过单位电量（1C）时，电源将其他形式的能转化成电能的数量多

C．电源电动势在数值上等于外电路断开时的路端电压

D．电源电动势在数值上等于外电路短路时电源内电阻上的电势降落答案:BCD本文档共73页；当前第57页；编辑于星期二\20点49分

6．电路如图所示，当滑线变阻器的滑动触点向b端移动时，答案:A本文档共73页；当前第58页；编辑于星期二\20点49分

7．在图所示的电路中，已知电容C=2μF，电源电动势ε=12V，量答案:D本文档共73页；当前第59页；编辑于星期二\20点49分

用中发现此伏特计的读数总比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可能加以改进

A．在R上串联一比R小得多的电阻

B．在R上串联一比R大得多的电阻

C．在R上并联一比R小得多的电阻

D．在R上并联一比R大得多的电阻答案:D本文档共73页；当前第60页；编辑于星期二\20点49分

9．一个标有“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）的关系可用图线表示．题中给出图的4个图线中，肯定不符合实际的是答案:ACD本文档共73页；当前第61页；编辑于星期二\20点49分10．如图所示，A、B两端的电压U恒定，干路中的定值电阻的阻按图示电路滑动变阻器滑片P由b端逐渐向a端移动的过程中，电流表答案:AD本文档共73页；当前第62页；编辑于星期二\20点49分答案1、A2、A3、CD4、ABCD5、BCD6、A7、D8、D9、ACD10、AD本文档共73页；当前第63页；编辑于星期二\20点49分【课后练习】____∶____.答案:3∶2∶2．本文档共73页；当前第64页；编辑于星期二\20点49分

2．甲、乙两地之间有2根通讯导线，两地相距110km．由于大风刮倒树木压在通讯线上，使导线局部损坏．为查出导线受损地点，在甲地两导线间接10V电压，在乙地两导线间接一电压表，表上指针示数为2V；在乙地两导线间接10V电压，在甲地两导线间接一电压表，表上指针示数为6V，求导线受损地点离甲地多远？答案:94.3千米．本文档共73页；当前第65页；编辑于星期二\20点49分

3．A灯的额定值为“110V40W”，B灯的额定值为“110V60W”，电源电压为220V．为使A、B两灯都正常发光，电源消耗的电功率至少应有多大？答案：在A灯上并联一个阻值为605Ω的匹配电阻后与B灯串联，再接到220V电源上，能使A、B两灯都正常发