恒定电流知识点

第二章：直流电流知识点第一节欧姆定律一、关于电流的基本知识：1.电流的分类：（1）直流电：方向不变的电流（2）恒定电流：大小和方向均保持不变的电流。（3）交流电：大小和方向均随时间周期性变化的电流。2、电流的形成：电荷的定向移动形成电流。3.产生持续电流的条件：（1）内因：存在自由电荷。金属导体的自由电荷：自由电子。（金属的外层电子）酸碱盐的水溶液：正负离子。（2）外因：导体两端存在电势差。4.电流方向的规定：人们将正电荷的定向运动方向规定为电流的方向。在闭合电路中，外电路电流方向由正→负，内电路电流方向由负→正5.电流强度I：（简称电流I）（1）定义：过导体横截面的电量Q与通过这些电量所用的时间t的比值。即（2）物理意义：表示电流的强弱的物理量。（3）单位：国际制单位：安培常用单位：毫安、微安1A=103mA=106μA（4）电流的微观表达式：I=nqSv(S为导体的横截面积，n为单位体积内的自由电子数，q为每个自由电荷的电量，v为在电场力的作用下自由电荷定向移动的速率。)二、部分电路欧姆定律：（德国，欧姆）1、内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电流成反比。2、公式：3、适用条件：金属导体，电解质溶液，(不适用于气体导电和某些半导体器件)三．导体的伏安特性曲线：1.用纵轴表示电流I、用横轴表示电压U，画出的I—U图线叫做导体的伏安特性曲线。2.线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件叫线性元件。（金属导体在温度不变时，以及电解质溶液的伏安特性曲线是直线。）非线性元件：伏安特性曲线不是直线的电学元件叫非线性元件。（日光灯管中的气体、半导体元件晶体管等的伏安特性曲线不是直线。）4.实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线四、电流的各种计算式：I=neSv(微观)S为导体的横截面积，n为单位体积内的自由电子数，e为每个电子的电量，v为在电场力的作用下电子定向移动的速率。（部分电路欧姆定律）（全电路欧姆定律）(电功率公式)（安培力公式）第二节电阻定律电阻率一、电阻：1、定义：加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值。2、定义式：(比值定义)3、单位：国际制单位：欧姆，简称欧（Ω。）常用单位：千欧（kΩ）和兆欧（MΩ）：1kΩ=103Ω1MΩ=106Ω1Ω的物理意义是：如果在某段导体的两端加上1V的电压，通过导体的电流是1A，这段导体的电阻就是1Ω。所以1Ω=1V/A。4、物理意义：反映了导体对电流的阻碍作用。二、电阻定律：1、内容：温度一定时，导体的电阻R与它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比。这就是电阻定律。2、公式：R=(决定式)R=为决定式，表明导体的电阻由导体本身的因素（ρ、L、S）决定，与其他因素无关。比例常数ρ跟导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。3、电阻率：电阻率ρ是反映材料导电性能的物理量，由材料决定，但受温度的影响．单位是:Ω·m金属的电阻率：随着温度的升高而增大。锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小。常用来制作标准电阻有些半导体的电阻率随温度的升高而减小第三节电阻的串联、并联及其应用一、串联电路①电路中各处电流相同．I=I1=I2=I3=……②串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和。U=U1+U2+U3……③串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和，即R=R1＋R2＋…＋Rn④串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比(串联电阻具有分压作用——制电压表)，即⑤串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即二、并联电路①并联电路中各支路两端的电压相同．U=U1=U2=U3……②并联电路总电路的电流等于各支路的电流之和I=I1＋I2＋I3=……③并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。n个相同的电阻R并联=；特别注意：总电阻比任一支路电阻小在并联电路中增加支路条数，总电阻变小支路数一定，增加任一支路电阻，总电阻增大并联电路的两个支路的电阻的总和一定，当两只路的电阻相等时，并联阻值最大。④并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比(并联电阻具有分流作用——改装电流表)IR=I1R1=I2R2=I3R3=……=U⑤并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比PR=P1R1=P2R2=P3R3=……=U2四．电表的改装1、电压表的改装当加在表头两端的电压大于满偏电压时，通过表头的电流就大于满偏电流，可能将表头烧坏。利用串联电阻的分压作用，给表头G串联一个适当的电阻R，将表头改装成一个量程较大的电压表V，用改装后的电压表V就可以测量较大的电压。需串联的分压电阻：R=改装后电压表内阻2、电流表的改装用表头G虽然能够用来测量电流，但是由于表头的满偏电流Ig很小，因此，表头能够测量的最大电流也很小，所以不能用表头去测量较大的电流。利用并联电阻的分流作用，给表头G并联一个适当的电阻R，将表头G改装成一个量程较大的电流表A，利用改装后的电流表A就可以测量较大的电流了。如图所示，有一个表头G，其内阻为Rg，满偏电流为Ig，把它改装成量程为I的电流表A，要并联一个多大的电阻R？（1）当表头G满偏时，加在表头两端的电压为Ug=IgRg。（2）根据并联电路的基本特点，加在电阻两端的电压UR=Ug=IgRg。（3）通过电阻R的电流IR=I-Ig（4）根据欧姆定律，分流电阻R的阻值为：改装后的电流表的内阻五、滑动变阻器的两种连接方式1.限流连接：如图中的R，变阻器与负载元件串联，电路中总电压为U，此时负载Rx的电压调节范围为，其中R起分压作用，一般称为限流电阻，滑动变阻器的连接称为限流连接。在限流电路中，在电路接通前，滑动变阻器应调到最大值。在调节过程中，滑动变阻器的阻值逐渐减小。2．分压连接：如图中的R1，变阻器一部分与负载并联，当滑片滑动时，两部分电阻丝的长度发生变化，对应电阻也发生变化，根据串联电阻的分压原理，其中UAP=，当滑片P自A端向B端滑动时，负载上的电压范围为0~U，显然比限流时调节范围大，R1起分压作用，滑动变阻器称为分压器，此连接方式为分压连接。在限流电路中，在电路接通前，滑动变阻器应调到最大值。在调节过程中，滑动变阻器的阻值逐渐减小。3、两种电路的选择;（1）、限流电路：一般说来，当滑动变阻器的阻值范围比用电器的电阻大得多（Rx<R滑<10Rx）时，做限流电路使用好。或要求电路结构简单、电路功耗小。（2）、分压电路：当滑动变阻器的阻值范围比用电器的电阻小得多（）时，做分压器使用好；要求电流、电压从零开始调节，使用分压电路；或要求负载两端电压变化范围大。如果使用限流电路时的电流、电压已超过用电器的额定值、或电表的量程，需用分压电路。（通常电表量程较小而电源电动势较大。）R滑≈Rx两种均可，从节能角度选限流六、电阻的测量伏安法测电阻：要考虑表本身的电阻,有内外接法；列表测出多组(u，I)值，作出u--I图线，求处出图线的割线斜率，即电阻。（一）、测量电路(内、外接法)类型电路图R测与R真比较条件计算比较法己知Rv、RA及Rx大致值时内AVAVRxxX大R测==RX+RA>RX适于测大电阻Rx>外AVAVR小R测=<Rx适于测小电阻RX<（三）.电学实验器材选用原则：1、可行：是指选用的实验器件要能保证实验的正常进行。2、精确：是指选用的实验器件要考虑尽可能减小实验误差。比如，如果实验原理不考虑电源和安培表的内阻及伏特表的分流作用时，就必须选用内阻小的电源和安培表及内阻大的伏特表；安培表、伏特表在使用时，要用尽可能使指针接近满刻度的星程，至少要超过满刻度的一半。因为这样可以减小读数的误差；使用欧姆表时宜选用使指针尽可能指在中间刻度附近的倍率档位；因为高阻值区的刻度较密，电阻值不易读准，误差大，而接近零欧姆处虽然刻度较稀，读数误差小，但乘上相应的大倍率，误差同样会变大。3、方便：是指选用的实验器件要便于操作。第四节．电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律一、电动势：1、电源的作用：将其它形式的能转化为电能，即能够把其它形式的能转化为电能的装置就叫电源。2.电动势：（1）大小：等于电源没有接入电路时电源两极间的电压；一般用E表示。（2）形成：电源内部非静电力将正负电荷分开并搬运至正负极形成。（3）物理意义：电动势表征了电源把其它形式的能转换为电能的本领大小。二．电源的内阻：电源内部也是一段电路，故对电流也有阻碍作用，电源内部的电阻叫电源的内阻，一般用r表示。外四、闭合电路欧姆定律：1、推导：E=U内+U外=IR+Ir则2、闭合电路欧姆定律的内容：在外电路为纯电路的闭合电路中，电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，)()(()()((关系关系关系）外外外外内外RUErRRURIrREIIUIrEUUUEE=Ir+IR2.路端电压Ｕ与电流Ｉ的关系：U＝E－Ir纵轴上的截距：等于电源的电动势Ｅ。当外电路断路时：(即R→∞，I＝0)，纵轴上的截距表示电源的电动势Ｅ(Ｅ＝Ｕ端)横坐标的截距：等于电源的短路电流I短=E/r。当外电路短路时：(R＝0，U＝0)，；（注意：坐标原点是否都从零开始：若纵坐标上的取值不从零开始取，则该截距不表示短路电流。）图线的斜率：斜率绝对值等于电源的内电阻．某点纵坐标和横坐标值的乘积：为电源的输出功率，在图中的那块矩形的“面积”表示电源的输出功率该直线上任意一点与原点连线的斜率：表示该状态时外电阻的大小；第六节．焦耳定律电路中的能量转化一、电功：1、定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功。2.计算：W=UIt即电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U，电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。3、实质：是电场力对电荷做功，反映了电能和其它形式能的相互转化。二.电功率：1.定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。用P表示电功率。电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率2.定义式：P==UI3.单位：国际制单位：瓦（W）、常用单位：千瓦（kW）三．电热：1、焦耳热：电流通过用电阻产生的热量称为焦耳热2、焦耳定律：Q=I2Rt。4、热功率：（1）定义：电阻通电所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值叫做热功率（2）公式：P热==I2R5、电功率与热功率之间的关系纯电阻元件：电流通过用电器做功以发热产生内能为目的的电学元件，如电熨斗、电炉子等在纯电阻电路中，电功率和热功率相等。=对于纯电阻电路：W=IUt=非纯电阻元件：电流通过用电器做功以转化为除内能以外的其它形式的能为目的，发热不是目的，而是不可避免的能量损失。电机、电风扇、电解槽等在非纯电阻电路中，电功率和热功率不相等，由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能，所以电功必然大于电热：W>Q，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用。对于非纯电阻电路：W=IUtP=IUUIt=I2Rt+其他形式的能（机械能、化学能）四、实际功率和额定功率额定功率；用电器在额定电压下的功率叫做额定功率P额=I额U额U额为用电器长期正常工作的电压，称为额定电压实际功率：用电器在实际电压下的功率叫做实际功率P实=I实U实实际功率并不一定等于额定功率．“用电器在额定电压下”是实际功率与额定功率相等的情况．用电器在不使用时，实际功率是0，而额定功率仍然是它的额定值．实际功率可以大于、小于、等于额定功率。五、闭合电路中的功率：①、电源的总功率（闭合电路的总功率）：是电源对闭合电路所提供的电功率，所以等于内外电路消耗的电功率之和。（普遍适用）（只适用于外电路是纯电阻的电路）。由P＝EI＝EQ\F(E2,R＋r)知：R↑→P↓，R→∞时，P＝0。R↓→P↑，R→0时，Pm＝EQ\F(E2,r)。②、电源内部消耗的功率：③、电源的输出功率（外电路消耗的电功率）：(普遍适用)，（只适用于外电路是纯电阻的电路）。说明：(1)当固定的电源向变化的外阻供电时，(等效于如图所示的电路)当R＝r时，具有最大值，最大值为，如右图所示。推论：要使电路中某电阻R的功率最大；条件R=电路中其余部分的总电阻六、闭合电路中的能量转化qE＝qU外＋qU内在某段时间内，电源提供的电能等于内、外电路消耗的电能的总和。由闭合电路中的功率：EI＝U外I＋U内IEI＝I2R＋I2r说明电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上,转化为其他形式的能,另一部分消耗在内阻上,转化为内能。七、电源的效率：即当R＝r时，输出功率最大，但效率仅为50%，且R增大效率随之提高。八、电路动态变化分析(高考的热点)各灯、表的变化情况①确定电路的外电阻