高中物理电路的基本概念及电路分析课件

电路的基本概念及电路分析一、电流：（一）电流的定义：1.定义：电荷的定向运动形成电流.2.形成电流的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压．3.电流是标量，但电流有方向.规定：正电荷定向运动的方向就是电流的方向.4.电流的大小：通过某一截面的电荷量q与所用时间t的比值.(二）电流的微观解释：设导体内单位体积内的自由电荷数为n，自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向运动的速度为v，导体的横截面积为s.1．(电流的定义式)某兴趣小组调查一条河流的水质情况，通过计算结果表明，被污染的河里一分钟内有相当于6C的正离子和9C的负离子向下游流去，则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是()A．0.25A顺流而下 B．0.05A顺流而下C．0.25A逆流而上 D．0.05A逆流而上D2.(电流的微观表达式)如图1所示，一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，自由电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向移动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为()C二、部分电路的欧姆定律：（一）内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比.（二）有关说明：令比例系数为1.欧姆定律反应了一个因果关系：导体两端的电压U是导体中产生电流I的原因.导体的电流I是电压加在导体两端U产生的结果.2.式中的R表示的导体对电流的阻碍作用，称为导体的电阻.3.欧姆定律的适用条件：（1）导体的伏安特性曲线I—U图像：I—U图像斜率的倒数就电阻R的大小.线性元件：I—U图像是直线的元件.非线性元件：I—U图像是曲线的元件.纯电阻电路：只含有电阻的电路.非纯电阻电路：除电阻外还含有其它元件（电动机、电解槽等元件）.（2）欧姆定律的适用条件：元件：只适用于线性原件.电路：只适用于纯电阻电路.导体：只适用于金属导体、电解质导体.不适应于：气体导体或半导体元件在P点的电阻值为：三、电阻定律：4.非线性元件某一状态下的电阻：(一)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻还与构成它的材料有关．(二)公式：L导体沿电流方向的长度.S与电流方向垂直的导体的横截面积.导体的电阻率，由导体材料和温度共同决定.(三)电阻率ρ：反应了材料的导电性能，电阻率越小，就表示材料的导电性能就越好.电阻率ρ有导体材料和温度共同决定.同种金属：电阻率随温度升高而增大；负温度系数半导体：电阻率随温度升高而减小．例1.小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图3所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中错误的是()A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积C例2一根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口，管中盐水柱长为40cm时测得电阻为R.若盐水柱的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同，现将管中盐水柱均匀拉长至50cm(盐水体积不变，仍充满橡胶管)，则盐水柱电阻变为()D3.(欧姆定律的应用)电阻R1、R2的I－U图像如图4所示，则下列说法正确的是()A．R1∶R2＝3∶1B．将R1与R2串联后接于电源上，则电压比U1∶U2＝1∶3C．将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1∶I2＝1∶3D．将R1与R2并联后接于电源上，则功率比P1∶P2＝1∶3B四、电路的串并联：（一）电路的串联：1.判断方法：电流没有分叉.2.特点：(1)各处的电流相等：(2)总电压等于各部分电压之和：(3)总电阻等于各电阻之和：(4)串联电阻具有分压作用，分得的电压与阻值成正比.(5)串联电阻消耗的功率与阻值成正比.总电阻一定大于串联的任意一个电阻，比最大的一个阻值还要大.（二）电路的并联：1.判断方法：电流从某处分叉到另一处合拢.2.特点：（1）并联部分电压相等：(2)总电流等于各支路电流之和：（3）总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和：并联后的总电阻小于并联的任意一个电阻，比最小的还要小.（4）并联电阻具有分流作用：分得的电流与阻值成反比.(5)并联电阻消耗的功率与阻值成反比：(三）混联电路：既有串联又有并联的电路.不管是串联、还是并联、混联，如果只有一个电阻变化，则总电阻的变化规律与这个电阻的变化规律相同.例3.如图所示为某控制电路的一部分，已知AA′的输入电压为24V，如果电阻R＝6kΩ，R1＝6kΩ，R2＝3kΩ，则BB′不可能输出的电压是()A．12V B．8VC．6V D．3VD4.(电路的串联、并联)(多选)如图6所示，经过精确校准的电压表V1和V2，分别用来测量某线路中电阻R两端a、b间的电压时，读数依次为12.7V和12.3V，则()A．a、b间的实际电压略大于12.7VB．a、b间的实际电压略小于12.7VC．电压表V1的内阻大于V2的内阻D．电压表V1的内阻小于V2的内阻AC五、电路中的能量问题：（一）电功、电功率：1.电功W：电场力对自由电荷做的功，就称为电流的功，简称电功.（1）定义：（2）公式：电流做功把电能（电势能）转化为其它形式的能.公式的适用条件：适用于所有电路.2.电功率P：(1)定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢．(2)公式：P＝＝IU(适用于任何电路)．（二）电热、热功率：1.电热Q：电流通过电阻时要产生热量—电流的热效应—焦耳热.(1)定义：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比．焦耳定律.2.热功率：(2)大小：公式的适用条件：适用于所有电路.(四）电功与电热的关系：1.纯电阻电路：电能全部转化为内能.电功等于电热.在纯电阻电路中，欧姆定律适用.2.非纯电阻电路：电流做功把电能转化为内能和其他形式的能.电功W大于电热Q.在非纯电阻电路中，欧姆定律不适用.例4.额定电压都是110V、额定功率PA＝110W和PB＝40W的两盏电灯，若接在电压是220V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是()C例5一台电风扇，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各是多少？

(1)0.3A(2)64.2W1.8W97.3%(3)11A2420W2420W5．