第三章+恒定电流+知识点总结 高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册

2/2新教材鲁科版2019版物理必修第三册第3章知识点清单目录第3章恒定电流第1节电流第2节电阻第3节电功与电热第4节串联电路和并联电路第5节科学测量长度的测量及测量工具的选用第6节科学测量金属丝的电阻率第3章恒定电流第1节电流一、电流的形成1.电流：由自由电荷的定向移动形成。2.形成电流的条件：回路中存在自由电荷和电压。3.形成持续电流的条件：导体两端有持续电压。4.电流的速度：并不是电子的运动速度，而是电场的传播速度，它等于3.0×108m/s。5.电子热运动的平均速率：构成导体的自由电子在不停地做无规则热运动，常温下金属内的自由电子热运动的平均速率数量级为105m/s。6.电子定向移动速率：自由电子在电场的作用下做整体的定向移动，其定向移动速度很小，数量级大约是10-5m/s。二、电流的方向和大小1.电流的方向(1)规定：正电荷定向移动的方向。(2)金属内部的电流方向跟负电荷定向移动的方向相反。(3)外电路中，电流总是从电源正极流向电源负极。2.电流的大小和单位(1)流过导体某一横截面的电荷量与所用时间之比称为电流。(2)定义式：I=qt(3)单位电流单位：安培，符号为A。常用单位还有毫安(mA)和微安(μA)。换算关系：1A=103mA=106μA。(4)直流电：方向不随时间改变。恒定电流：大小和方向都不随时间改变。三、电流的大小及微观解释1.对电流的定义式I=qt(1)电流指电荷定向移动时单位时间内通过导体某一横截面的电荷量，即I=qt，其中q是在时间t(2)电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I=qt时，q(3)在应用I=qt2.电流的两个公式I=qt和I=neSv两个公式I=qI=neSv公式性质定义式决定式电流的意义t时间内的平均电流某时刻的瞬时电流描述的角度大量电荷定向移动的宏观表现形成电流的微观实质联系由I=qt可推导出第2节电阻一、导体电阻与相关因素的定量关系1.电阻的测量——伏安法(1)原理：用电压表测出导体两端的电压U，用电流表测出导体中通过的电流I，代入公式R=UI求出导体的电阻。(2)电路图 2.探究影响导体电阻的因素(1)合理猜想：影响导体电阻R的因素有导体的长度l、横截面积S和材料。(2)探究方法：控制变量法。(3)探究过程a.保持材料和横截面积S不变，探究R与l的关系，结论是：R与l成正比。b.保持材料和长度l不变，探究R与S的关系，结论是：R与S成反比。c.保持长度l和横截面积S不变，探究R与材料的关系，结论是：不同的材料电阻一般不同。3.电阻定律(1)导体的电阻R跟导体的长度l成正比，跟导体的横截面积S成反比，还跟导体的材料有关。(2)公式：R=ρlS，式中ρ4.电阻率(1)意义：反映材料导电性能强弱的物理量，电阻率越小，材料的导电性能越强。(2)单位：Ω·m。(3)决定因素：由导体的材料和温度决定。金属材料的电阻率一般随温度的升高而变大，但绝缘体和半导体的电阻率大多会随温度的升高而变小。二、导体的伏安特性曲线1.伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I，用横坐标表示电压U，这样画出导体的I-U图像叫做导体的伏安特性曲线。2.线性元件和非线性元件(1)线性元件：伏安特性曲线是一条直线，欧姆定律适用的元件，如金属导体、电解质溶液。(2)非线性元件：伏安特性曲线是一条曲线，欧姆定律不适用的元件。如气态导体和半导体元件。3.图像的物理意义：I-U图像上各点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，而不是图像切线的斜率表示电阻的倒数。三、对电阻定律的理解1.公式R=ρlS(1)ρ表示材料的电阻率，与材料种类和温度有关，反映了导体的导电性能，在数值上等于用这种材料制成长1m、横截面积为1m2的导体的电阻值。ρ越大，说明导电性能越差，ρ越小，说明导电性能越好。(2)l表示沿电流方向导体的长度。(3)S表示沿电流方向导体的横截面积。如图所示，一长方体导体若通过电流I1，则长度为a，横截面积为b·c；若通过电流I2，则长度为c，横截面积为a·b。2.公式R=ρlS适用于温度一定，粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液。四、对电阻率的理解1.电阻率的大小跟温度的关系(1)金属的电阻率一般会随温度升高而增大，如图所示，可用于制作电阻温度计。 (2)绝缘体和半导体的电阻率大多会随温度的升高而减小，并且变化是非线性的，如图所示，一些半导体的电阻率随温度变化非常明显，可用于制作热敏电阻。(3)有些合金如锰铜合金、镍铜合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻。(4)当温度降到-273℃左右时，有些金属材料的电阻率突然减小到零成为超导体。第3节电功与电热一、电功和电功率1.电功和电功率的比较项目电功电功率概念电场力对定向移动的自由电荷所做的功单位时间内电流所做的功公式W=qU=UItP=Wt单位焦耳，简称焦，符号J瓦特，简称瓦，符号W物理意义描述电能转化为其他形式能的多少描述电流做功的快慢二、焦耳定律1.内容：电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与导体的电阻及通电时间成正比。2.公式：Q=I2Rt。3.适用条件：适用于任何电路。三、身边的电热1.电流热效应的应用如电热水器、电饭锅、电刻笔、电阻焊等都是利用电流的热效应工作的。2.电流热效应的危害(1)插头和插座之间接触不良会迸出火花。(2)在输电线路中由于电热，降低了电能的传输效率。(3)电线中由于电流过大或散热不好会烧坏电线的绝缘层，引起漏电、触电。四、电功、电热及两种电路的比较1.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路电路特点电路中只有纯电阻用电器电路中有非纯电阻用电器电流、电压、电阻三者的关系遵循欧姆定律I=U不遵循欧姆定律，由UIt=I2Rt+W其他知，U>IR或I<U能量转化形式电流做功全部转化为内能：W=Q=UIt=I2Rt=U2 电流做功转化为内能和其他形式的能：电功W=UIt，电热Q=I2Rt，W=Q+W其他 元件举例电阻、电炉丝、白炽灯电动机、电解槽第4节串联电路和并联电路一、串联电路、并联电路和混联电路1.串联电路和并联电路的特点和性质串联电路并联电路两个基本特点电流各处的电流相等：I=I1=I2=…=In总电流等于各支路电流之和：I=I1+I2+…+In电压总电压等于各部分电压之和：U=U1+U2+…+Un各支路两端的电压相等：U=U1=U2=…=Un三个重要性质电阻总电阻等于各部分电

阻之和：R=R1+R2+…+Rn总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和：1R=1R1+1R电压(电流)的分配各电阻两端的电压与

其阻值成正比：U1R1=U2R各支路电流与其阻值成反比：I1R1=I2R2=…=InRn=U功率分配各电阻消耗的功率与

其阻值成正比：P1R1=P2R2各支路电阻消耗的功

率与其阻值成反比：P1R1=P2R2=…=PnRn=U2作用分压作用：阻值越大，分得的电压越大分流作用：阻值越小，分得的电流越大2.混联电路：串联之中有并联，并联之中有串联的电路。二、电流表和电压表1.电流计的三个参数(1)满偏电流Ig：指针指到最大刻度时的电流。(2)满偏电压Ug：电流计通过满偏电流时，加在它两端的电压。(3)内阻Rg：电流计的内阻。(4)三个参数之间的关系：Ug=IgRg。2.电压表和电流表的改装电压表电流表原理串联电路的分压作用并联电路的分流作用改装方法给电流计串联一个较大的电阻，分担较大电压给电流计并联一个较小的电阻，分担较大电流电路  最大测量值U=Ug+URI=Ig+IR三、对串、并联电路的理解及混联电路的分析1.关于电压和电流的分配关系(1)串联电路中，各电阻两端的电压跟它们的阻值成正比。(2)并联电路中，通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比。2.关于功率与电阻的关系(1)串联电路中，各电阻消耗的功率跟它们的阻值成正比。(2)并联电路中，各电阻消耗的功率跟它们的阻值成反比。3.对混联电路的分析解决混联电路的问题，关键是简化电路，可以分解为串联和并联两部分，串联部分按串联电路特点分析，并联部分按并联电路特点分析。解决混联电路的基本方法是：先画出混联电路的等效电路，再分析求解。串联电路和并联电路是电路连接的两种基本形式。判断某一电路中的用电器是串联还是并联，具体方法是：(1)定义法：分析电路中用电器的连接方法，逐个顺次连接起来的是串联；并列连接在电路两点间的是并联。(2)电流法：凡是同一股电流依次流经几个用电器，就一定是串联关系。电流在基点分支，即干路电路分成几股支路电流，再在基点处汇成一股电流，这几股电流流过的用电器是并联关系。(3)开路法：串联的几个用电器中任何一个用电器开路，其他用电器就没有电流通过；并联的几个用电器中任何一个用电器开路，其他用电器仍有电流通过，各用电器间互不影响。四、电表的改装与校对1.电表的改装小量程的电流计G改装成电压表V内部电路 R的作用分压R的数值及扩大量程计算U=Ig(R+Rg)R=UIg-Rg=(n-1)Rg(其中n=UU电表的总内阻RV=Rg+R小量程的电流计G改装成大量程的电流表A内部电路 R的作用分流R的数值及扩大量程计算IgRg=(I-Ig)RR=IgRgI−I电表的总内阻RA=R第5节科学测量长度的测量及测量工具的选用第6节科学测量金属丝的电阻率一、长度的测量及测量工具的选用1.长度的测量工具(1)游标卡尺a.构造：主尺，游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)，游标尺上还有一个深度尺，如图所示。b.原理：利用主尺的最小刻度与游标尺的最小刻度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其读数见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可精确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mmc.读数：若用l表示物体的长度，n表示游标尺零刻度线前整毫米数，k表示与主尺对齐的游标尺刻度数，m表示游标卡尺的精度，则记录结果表示为l=n+km。需要注意的是，不管是哪种卡尺，k值均不需要向后估读一位。游标卡尺的读数应注意以下几点：第一看→看清精确度第二看→游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与游标尺最前端。第三看→主尺上的单位。d.游标卡尺的使用及注意事项(ⅰ)测量时，右手拿主尺，大拇指移动游标尺，左手拿待测物体，当其与测量爪相贴时，即可锁定螺钉，读取数据。(ⅱ)游标卡尺是比较精密的测量工具，使用时要轻拿轻放，移动游标尺不能用力过猛，两测量爪与待测物的接触不宜过紧。读数时，应通过紧固螺钉将游标尺固定于主尺。(2)螺旋测微器a.构造：如图，螺旋测微器的刻度由固定刻度和可动刻度两部分构成。 b.原理：可动刻度上的刻度为50等份，可动刻度部分每旋转一周，测微螺杆前进或后退0.5mm，则螺旋测微器的精确度为0.01mm。c.读数 (ⅰ)测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。(ⅱ)测量值l(mm)=固定刻度数n(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数k(估读一位)×0.01(mm)。d.螺旋测微器的使用及注意事项(ⅰ)在使用螺旋测微器之前，首先应检查零点。用左手拿尺架，右手缓缓转动微调旋钮，使测微螺杆和测砧接触，至棘轮发出声音为止，此时可动刻度上的零刻度线应当和固定刻度上的中间线对齐，否则就有零点误差。(ⅱ)左手拿尺架，右手转动粗调旋钮，使测微螺杆与测砧间距稍大于被测物。放入被测物，转动微调旋钮到夹住被测物，直至棘轮发出声音，随即拨动止动旋钮使测微螺杆固定，然后读数。二、测量金属丝的电阻率1.实验目的(1)测量金属丝的电阻率。(2)学习用伏安法测电阻。2.实验器材：刻度尺、螺旋测微器、学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、金属丝、导线。3.实验原理与设计根据电阻公式R=ρlS，可得ρ=RSl。用伏安法测量金属丝的电阻，由于金属丝电阻通常较小4.实验步骤(1)用螺旋测微器多次测量金属丝的直径，算出其平均值。(2)把金属丝两端固定在接线柱上，使其拉直，用刻度尺多次测量接入电路部分的金属丝的长度，算出其平均值。(3)按设计的电路图连接电路，并将滑动变阻器的滑片置于阻值最大端。(4)闭合开关，改变滑片位置，测出若干组电流、电压值填入设计的表格中。(5)测量结束后打开开关、拆除电路、整理实验器材。5.数据分析将测量的数据记入设计的表格中，并计算出金属丝的电阻值、横截面积和长度，将以上计算出的数据代入公式ρ=RSl三、伏安法测电阻1.电流表和电压表的选择(1)根据电路中的最大电流(或最大电压)进行选择。(2)根据用电器的额定电流(或额定电压)进行选择。(3)根据电源的参数进行选择。2.电流表两种接法的选择(1)定量判断法：若已知待测电阻的阻值大约为Rx，电流表的内阻为RA，电压表的内阻为RV，则当Rx>RA当Rx<RA(2)试触法：若不知Rx的大概值，或者RA、RV均不知道时，可借助试触法来确定是用内接法还是外接法：改变电压表一个接线端的位置，分别让电流表内接和外接。如果电流表示数的变化比电压表的明显，即ΔII>ΔUU，则应采用内接法；如果电压表示数的变化比电流表的明显，即ΔUU3.控制电路的选择由于限流式接法电路简单，耗能低，所以通常采用滑动变阻器的限流式接法。但在以下三种情况中，必须选择分压式接法：①当待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的最大阻值，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须选用分压式接法。②若采