恒定电流知识要点整理周末辅导.ppt

1、恒定电流复习,知识网络：,（一）部分电路欧姆定律,1、电流,（1）电流的形成：电荷的定向移动。导体中存在持续电流的条件：一是要有可移动的电荷；二是保持导体两端的电势差（如电源）,（2）电流强度：电流强度是表示电流强弱的物理量。 定义：I=q/t,微观表达式：I=nqvS （n为单位体积内的自由电子个数，S为导线的横截面积，v为自由电子的定向移动速率，约10 -5m/s，）， 这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。,（3）电流的方向：规定正电荷的移动方向为电流方向。 在外（内）电路电流从电源的正（负）极流向负（正）极。,2.电阻定律,(1)电阻:导体对电流的阻碍作用,表达式为 R=U/I,

2、(2)电阻定律 内容:导体的电阻R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比。 公式：R= ,体积V不变时：,是比例常数，它与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。,3、部分电路欧姆定律,（1）公式：,（2）适用范围：适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电 ； 只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路。,（3）电阻的伏安特性曲线：注意I-U曲线和U-I曲线的区别。,U,I,I,U,1,2,1,2,o,o,R1R2 R1R2,注意:当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线,(4)线性元件和非线性元件: 若U-I图线是一条过原点的直线,这样的

3、元件为线性元件; 若U-I图线是一条曲线,这样的元件为非线性元件;,例1. 实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示：,I I I I,A B C D,解：灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值时才会发出可见光，这时温度能达到很高，因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化。随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，。U越大I-U曲线上对应点于原点连线的斜率必然越小，选A。,4.电功和电热,电功就是电场力做的功,因此是W=UIt;,由焦耳定律,电热Q=I2Rt,(1)对纯电阻而言,电功等于电热,(2)对非纯电阻电路(如电动机和

4、电解槽),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:WQ,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.,5、串、并联电路的特点和性质,注意：无论电路如何联接，对一段电路来说，其总功率等于各部分功率之和。即：P=P1+P2+Pn,串并联电路电阻关系,1.串联电路:,2.并联电路:,R Rn,Rn 增大 R增大,(2)n个相同的电阻R并联R总R/n,(3) R Rn,(1)R1和R2并联后 R= R1R2/(R1+R2),不管电路连接方式如何，只要有一个电阻增大，总电阻就增大,3、混联电路,二、闭合电路欧姆定律,（一）电源 电动

5、势,1、电源是把其他形式的能转化为电能的装置,2、电动势E是描述电源将其他形式的能转化成电能的本领的物理量，是反映非静电力做功的特性。电动势在数值上等于电路中通过1库仑电量时电源所提供的电能。,注意：E是由电源本身所决定的，跟外电路的情况无关。 E= U内+U外 E =U （开路）,（二）闭合电路欧姆定律, E=U外+U内 （内外电路电压的关系）,（I、R 间关系）, U=E-Ir （U、I 间关系）,（U、R 间关系）,1、闭合电路欧姆定律内容,表达形式：,2、路端电压U与I、R的关系,（1）由U=E-Ir I=0，开路，U=E； U=0时，I=E/r 最大 ，短路,U,I,E,I短,0,（

6、2）由 =E/（1+r/R) R=0时，U=0，当R= 无穷大时，U=E,U,R,0,E,在横轴上的截距表示电源的短路电流,图象斜率的绝对值表示电源的内阻， 内阻越大，图线倾斜得越厉害,在纵轴上的截距表示电源的电动势E,电源的外特性曲线 路端电压U随电流I变化的图象,3、电源的功率和效率,功率：电源的功率（电源的总功率）PE=EI 电源的输出功率P出=UI= I 2R 电源内部消耗的功率Pr=I 2r,电源的效率： （最后一个等号只适用于纯电阻）,电源的输出功率， 可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示， 而当内外电阻相等时，即R=r时， 电源的输出功率最大， 为:,P出,R,r,0,Pm

7、,由 可知，最大输出功率与 外电路无关，只由电源本身性质决定（由E、r 决定）,（3）输出功最大时，效率不是最大。 当R=r时，输出功率最大，但效率 只有50%,2、电路故障分析,1 、断路 （1）特点：电流为零，断点的同侧无电势差，若只有一个断点，断点的两端有电势差 （2）影响：电路中的总电阻增大，干路上的电流减小，与其并联的用电器两端的电压增大 2 、短路 （1）特点：被短路的用电器两端无电压，用电器无电流流过 （2）影响：电路中总电阻减小，干路电流增大，被短路用电器不工作，与其串联的用电器两端电压增大,电路故障判断,1、如果被测量部分电路两点的电压为零,这部分电路短路,这部分以外电路某处

8、有断路,2、如果被测量部分电路两点的电压等于整个电路的总电压,这部分电路某处有断路,这部分以外电路被短路,如图所示的电路中，闭合电键k后，灯a和b都正常发光， 后来由于某种故障使灯b突然变亮，电压表读数增加，由此推 断这故障可能是 （ ） Aa灯灯丝烧断 B电阻R2断 C电阻R2短路 D电容被击穿短路,B,3、含电容器电路的分析,处理含电容器电路的一般规律： 1、电容器在直流电路中是断路的， 分析电路结构时可从电路中删去 2、电容器两极间的电压等于与它并联的电路两端的电压。 3、与电容器串联支路中的电阻无电流， 与电容器串联支路中的电阻两端无电压， 充当导线的作用. 4、当电路发生变化时，电容

9、器两极板间的电压发生变化，其所带电量也将发生相应的变化，即电容器会发生充、放电现象。,2. 三个主要参数,内阻:电流计内阻Rg,量程：满偏电流 Ig,满偏电压Ug,3.电路图符号：,八、电表改装（表头）,1、作用：,测量微小电流和电压,3.电表的改装,若量程扩大n倍,即n=,根据分压原理，需串联的电阻值,故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大,电压表：,在表头串联一个阻值较大的电阻,如图,电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5,电流表满偏电流Ig=10 mA,电流表电阻7.5,A、B为接线柱. (3) 如果把任意电阻R接在A、B间,电流表读数I与R的值有什么关系?,电阻R,九、欧姆表,1.

10、电路结构:,2.表头刻度盘:,问题1：相对于其他电表欧姆表的表头有什么特点？,1、零刻度在右边，左边为无限大,2、刻度不均匀，左边密、右边稀疏,九、欧姆表的使用,使用步骤：,1、多用表旋到欧姆挡，选择合适的量程 （指针在刻度中间的含义） 2、欧姆档调零（表笔短接调零） 3、测量。（电流从黑表笔流出，红表笔流进） 4、读数。（需记得乘上倍率） 5、旋在OFF档或高压交流档,电学实验中仪表的选择, 、电学实验的原则：安全、可行、方便,1、安全：实验时，必须保证实验电路各个电学器件的安全（包括电流表、电压表、被测用电器、电源等） 、可行：所选择的仪器能使实验正常进行。 、方便：所选择的仪器在调节时比

11、较容易控制被测量的物理量的变化，即是要被测量的物理量的变化比较平缓。,二、选择内容： 、滑动变阻器的选择 （一）量程的选择：在满足实验要求的条件下，要选用阻值比较小的变阻器，因为阻值越小，电阻的变化越平缓，不致使测量电路中的电流或电压变化非常突然，调节方便。 （二）在电路中连接方式的选择：滑动变阻器在电路中的连接方式包括分压和限流。,、限流连接方式 1）一般情况或没有特别说明的情况下，由于限流电路能耗较小，结构连接简单，应优先考虑限流连接方式 2）R变10RX 或 R变RX 或 R变 RX ， 要选用限流连接方式 3）闭合开关S前P在b端,电压可调范围:,（）分压连接方式 1) R变10RX

12、或R变10RX 2)要求测量电路的电压从零开始或要求测多组数据。 3)实验所提供的电压表、电流表的量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中的实际电流均超过所允许的最大电流，在这种情况下，必须采用分压接法。 4)闭合开关S前P在a端。,电压可调范围:,、电压表和电流表的选择。 (一）量程的选择： 1）如果题目中给出被测用电器的额定功率（即隐含给出被 测用电器的额定电压和额定电流），这种情况要从保护被测 用电器的角度出发，用电流表或电压表的示数来控制用电器 中的电流或其两端的电压。 2）如果题目中没有给出被测用电器的额定功率，则要从保 护电流表和电压表的角度出发，要求测

13、量的电流或电压的最 大值不能超过电流表或电压表的量程。 3）在电流表和电压表的量程大于测量值的前提条件下，量程 越接近测量值越好！,内接法,外接法,R测,结论： 测量结果偏大,用来测较大的电阻好。,R测,结论： 测量结果偏小,用来测较小的电阻好。,（二）电流表内接和 外接的选择,外接法,内接法,大电阻应该用内接法，测量结果偏大（大内大） 小电阻应该用外接法，测量结果偏小（小外小）,大电阻-一百多欧（或以上） 小电阻-几 欧（或以下）,大内高手,用外接法,用内接法,设电压表连接在P、M两点时，电路中两表读数分别为IM、UM而电压表连接在P、N两点时，电路中的两表读数分别为IN、UN，I=|IN-

14、IM|，U=|UN-UM| 1）I/ IMU/ UM，说明接P、M点时的电压表分流大于接P、N点时的电流表分压所产生的误差，应采用内接法即P、N接法。 2）I/ IMU/ UM，说明接P、M点时的电压表分流小于接P、N点时的电流表分压所产生的误差，应采用外接法即P、M接法。,如果X、 RA、 RV的大小事先未知，可用试触法确定电流表的内外接法，如图：,用外接法,用内接法,三、选择顺序： 先选电压表、电流表、滑动变阻器的量程，后选连接方式。,测定电源的电动势和内阻,实验原理:,E = U + I r,计算法:,原理二,原理三,原理一,A,V,U1 I1,U2 I2,返回,实验原理图,实验原理:,E = U + I r,图象法:,U- I关系图像,I=0 U=E,U=0 I短路电流,U = E-I r,图线斜率绝对值=r,U=E,I短路,测电源电动势和内阻误 差 分 析,I=0 U=E,U=0 I短路电流,U路端电压 I -总电流,A,V,E = U + I r,电压表示数-路端电压 电流表示数-小于总电流,实验误差分析：,实验结果: 内 阻 偏小 电动势 偏小,定量分析计算表明,上图方法误差小.,A,V,E = U + I r