高中物理必修第三册1电源和电流

高中物理必修第三册1电源和电流CATALOGUE目录电源基本概念与性质电流形成与方向电源类型及其特点闭合电路欧姆定律及应用实验中测量电源电动势和内阻生活中常见用电设备与安全用电常识01电源基本概念与性质电源是将其他形式的能转化为电能的装置，它为电路提供持续的电压，使电路中的电荷发生定向移动形成电流。电源定义电源在电路中起着提供电能的作用，它维持电路两端有持续的电压，使电路中的电子发生定向移动，从而形成持续的电流。电源作用电源定义及作用电动势定义电动势是反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量。电动势使电源两端产生电压。在电路中，电动势常用E表示。单位是伏（V）。要点一要点二电动势方向在电源内部，非静电力把正电荷从负极板移到正极板时要对电荷做功，这个做功的物理过程是产生电源电动势的本质。非静电力所做的功，反映了其他形式的能量有多少变成了电能。因此在电源内部，非静电力做功的过程是能量相互转换的过程。电源的电动势正是由此定义的，即非静电力把正电荷从电源负极移到正极所需的功称为电动势。电源电动势概念内阻定义电源的内阻是指电源内部阻抗电荷流动的阻力。在电源内部，非静电力把单位正电荷从负极移送到正极时所做的功称为电动势，而内阻则是阻碍这种移送的阻力。外阻定义电源的外阻是指电源外部的电阻，它阻碍着电流的流动。在电路中，外阻的大小决定了电路中的电流大小以及电源的输出功率。电源内阻与外阻02电流形成与方向123金属导体中的自由电荷，能够自由移动。自由电子导体两端存在电压时，自由电子发生定向移动，形成电流。定向移动形成电流导体中电流的大小与自由电子定向移动的速率无关，而与导体两端的电压和导体的电阻有关。电流大小与电子移动速率无关导体中自由电子运动03电流方向与电子移动方向的关系在金属导体中，自由电子定向移动的方向与电流方向相反。01正电荷定向移动方向为电流方向物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流方向。02负电荷定向移动方向与电流方向相反负电荷定向移动的方向与电流方向相反。电流方向规定大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，简称直流。恒定电流交变电流正弦式交变电流大小和方向都随时间作周期性变化的电流称为交变电流，简称交流。按正弦规律变化的交变电流称为正弦式交变电流，简称正弦交流电。030201恒定电流与交变电流03电源类型及其特点利用化学反应产生电能，具有体积小、重量轻、使用方便等特点。但容量有限，一般为一次性使用。可充电重复使用的化学电源，具有较高的能量密度和较长的使用寿命。广泛应用于汽车、电动车、UPS等领域。化学电源（如干电池、蓄电池）蓄电池干电池通过物理方法（如机械能、热能等）转换成电能的装置。具有功率范围大、效率高、使用寿命长等优点。但需要外部能源驱动。发电机利用光电效应将太阳能转换为电能的装置。具有环保、节能、长寿命等特点。但受光照强度和时间影响，输出不稳定。太阳能电池物理电源（如发电机、太阳能电池）各类电源性能比较物理电源通常具有较高的能量转换效率，而化学电源的效率相对较低。物理电源的使用寿命一般比化学电源长，尤其是发电机等机械式电源。太阳能电池等物理电源具有较好的环保性，而一些化学电源可能对环境造成污染。干电池等化学电源具有较好的便携性，而一些物理电源如发电机则较为笨重。能量转换效率使用寿命环保性便携性04闭合电路欧姆定律及应用

闭合电路欧姆定律表述闭合电路欧姆定律内容在闭合电路中，电流与电阻成反比，与电压成正比。公式表达I=U/R，其中I为电流，U为电压，R为电阻。适用范围适用于纯电阻电路，即电能全部转化为内能的电路。串联电路特点01电流处处相等，总电压等于各电阻两端电压之和。并联电路特点02各支路两端电压相等，总电流等于各支路电流之和。串联和并联电路中的电阻关系03串联电路总电阻等于各电阻之和，并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和。串联和并联电路分析将复杂电路中的电源和电阻进行等效变换，简化为简单的串并联电路。等效电源法选取电路中某一点为参考点，求出其他各点相对于参考点的电压，从而简化电路分析过程。节点电压法针对平面电路，选取网孔作为独立回路，以网孔电流为未知量列写方程求解。网孔电流法复杂电路简化方法05实验中测量电源电动势和内阻闭合电路欧姆定律电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，在闭合电路中电源两极间的电压是路端电压，小于电源电动势，用电压表测得电源两极间的电压值略小于电动势。伏安法测电源电动势和内阻原理通过改变滑动变阻器的阻值来改变电源的端电压，从而获得多组数据，作出U-I图像，图像与纵坐标的交点为电源的电动势，图像斜率的绝对值为电源的内阻。伏安法测电源电动势和内阻原理注意事项为使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号电池。干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不得超过0.5A。因此，实验中不要将R调得过小，读电表要快，每次读完立即断电。实验中注意事项及误差分析实验中一般不允许把电流表直接接在电源的两极上。这是因为电流表具有一定的内阻，测量时电池内会有较大的电流通过，长时间这样操作，电池会很快发热而且损坏。实验中注意事项及误差分析由于电压表和电流表内阻的影响以及读数时产生的误差。偶然误差由于电压表内阻的分流作用，使电流表测得的电流值小于流过电源的电流值，且随着U越大，该误差越大；当U趋近于零时，该误差趋近于零。因此用画U-I图线求E、r时，要求多测几组I、U值，且要求各组数据有较大变化，然后选出几组较准确的数据作图。系统误差实验中注意事项及误差分析数据处理：将实验中得到的多组电压U和电流I的值代入闭合电路欧姆定律表达式E=U+Ir中，即可求出多组E、r值。若实验测得的E、r值随U的减小而增大，说明电压表的内阻分流作用显著，采用图像法处理数据可以减小偶然误差。根据闭合电路欧姆定律应得出一条直线，若实验得出的U-I图线是向下弯曲的曲线，说明电池的内阻在增大。结果分析数据处理与结果分析06生活中常见用电设备与安全用电常识照明设备电动设备电热设备娱乐设备家庭用电设备介绍01020304包括白炽灯、荧光灯、LED灯等，用于提供室内照明。如电风扇、洗衣机、电冰箱等，利用电能驱动电机工作。如电热水器、电烤箱、电暖气等，将电能转化为热能。如电视机、音响、电脑等，用于娱乐和获取信息。安全用电原则与措施安全用电原则不接触低压带电体，不靠近高压带电体；更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关。安全用电措施使用符合安全标准的电器和插座；不乱拉乱接电线；电器使用完后应拔掉电源插头；不用湿手触碰电器