1、第七章 恒 定 电 流,不要求计算液体导电时电流不要求解决与导线内部自由电子定向运动速率相联系的问题。不要求解决无穷网络等复杂的电路问题电表改装只限于改装成单量程电压表和电流表不要求用螺旋测微器测量金属丝的直径不要求定量分析伏安法测金属丝电阻的实验中电表电阻对测量结果的影响不要求分析外电路为混联电路的动态电路问题不要求分析测量电源电动势和内阻实验的误差,第一单元 部分电路 电功和电功率,电流：,形成电流条件：,电荷的定向移动形成电流,(1)存在自由电荷；,(2)存在电势差 (导体两端存在电势差)。,电流的定义式,（n为单位体积内的自由电荷个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率，约
2、10 -510-4m/s，远小于电子热运动的平均速率105m/s，更小于电场的传播速率3108m/s）。,微观式子: I=nqvS,探究方案一：实验测定（电路图）,2.电阻定律:,如何探究？,控制变量法,测长度,测横截面积,画出测电阻的电路,探究方案二：逻辑推理,(1)是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率.单位是m。,（2）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。(10-8-10-6 m). 绝缘体的电阻率约108-1018m,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；导体电阻与构成它的材料有关。,有些物质当温度接近0 K时，电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象。,
3、材料的电阻率与温度有关系：,(4)半导体:,A 热敏特性,B 光敏特性,金属电阻率随温度的升高而增大,例1.一只“220V 110W”的灯泡工作时的电阻为484，测量它不工作时的电阻应 （ ） A.等于484 B.大于484 C.小于484 D.无法确定,C,3.欧姆定律:,(适用于金属导体和电解液导电，不适用于气体导电和半导体导电）。,说明： 选定研究对象电阻R后，I必须是通过这只电阻R的电流，U必须是这只电阻R两端的电压。该公式只能直接用于纯电阻电路，不能直接用于含有电动机、电解槽等用电器的电路。,实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线,请同学们定性画出小灯泡的伏安特性曲线,【例2】 实验室用的小
4、灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示：,A,步步高125页6,4. 串并联电路 电表的改装,(一)、串并联与混联电路,1串联电路,(1)两个基本特点：,U=U1+U2+U3+，I=I1=I2=I3,试推导串联电路总电阻公式,(2)三个重要性质：,R=R1+R2+R3+,U/R=U1/R1=U2/R2=U3/R3；.,P/R=P1/R1=P2/R2=Pn/Rn=I2,2并联电路,(1)两个基本特点：,U=U1=U2=U3=I=I1+I2+I3,(2)三个重要性质：,1/R=1/R1+1/R2+1/R3+，,IR=I1R1=I2R2=I3R3=InRn=U,PR=P1R1=P2R2= =
5、P3R3=PnRn=U2。,其中应熟记：n个相同电阻R并联，总电阻R总R/n；两个电阻R1、R2并联， 总电阻:R总R1R2/(R1+R2)，并联电路总电阻小于任一支路电阻；某一支路电阻变大(其它支路电阻不变)，总电阻必变大，反之变小；并联支路增多，总电阻变小，反之增大。,【例3】 下图为分压器接法电路图，电源电动势为E，内阻不计，变阻器总电阻为r。闭合电键S后，负载电阻R两端的电压U随变阻器本身a、b两点间的阻值Rx变化的图线应最接近于右图中的哪条实线 A. B. C. D.,解：当Rx增大时，左半部分总电阻增大，右半部分电阻减小，所以R两端的电压U应增大，排除；如果没有并联R，电压均匀增大
6、，图线将是；实际上并联了R，对应于同一个Rx值，左半部分分得的电压将比原来小了，所以正确，选C。,滑线变阻器常见三种接法的特点：,第一种：如图4所示的限流式接法. RAB随pb间的电阻增大而增大。,第二种：如图5所示分压电路.电路总电阻RAB等于AP段并联电阻RaP与PB段电阻RbP的串联。当P由a滑至b时，虽然Rap与Rpb变化相反，但电路的总电阻RAB持续减小；若P点反向移动，则RAB持续增大。,证明如下：,所以当Rap增大时，RAB减小；当Rap减小时，RAB增大。滑动头P在a点时，RAB取最大值R2；滑动头P在b点时，RAB取最小值。,第三种：如图6所示并联式电路。由于两并联支路的电阻
7、之和为定值，则两支路的并联电阻随两支路阻值之差的增大而减小；随两支路阻值之差的减小而增大，且支路阻值相差最小时有最大值，相差最大时有最小值。,例4.如图所示的电路中，接在滑动变阻器Rab两端的电压恒定为2V，滑动片P处在ab的正中央，下列四种情况中，R上的电压最接近1v的情况是（ ）A.Rab200 ，R=100B. Rab200 ，R=400kC. Rab10k ，R=100D. Rab10k ，R=400k,B,例5.实验室中常用滑动变阻器来调节电流的大小，有时用一个不方便，须用两个阻值不同的滑动变阻器，一个作粗调（被调节的电流变化大），一个作微调（被调节的电流变化小）。使用时联接方式可以
8、是串联，也可以是并联，如图所示，则 A串联时，阻值大的变阻器作粗调B串联时，阻值大的变阻器作微调C并联时，阻值大的变阻器作微调D并联时，阻值大的变阻器作粗调,AC,(二)、电表的改装:,（1）电流表原理和主要参数:,电流表G是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指针偏角与电流强度I成正比，即kI，故表的刻度是均匀的。电流表的主要参数有，表头内阻Rg-即电流表线圈的电阻；满偏电流Ig-即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；满偏电压Ug-即指针满偏时，加在表头两端的电压，故UgIgRg,（2）电流表改装成电压表,方法：,串联一个分压电阻R，如图所示，若量程扩大n倍，即
9、n U/Ug ，则根据分压原理，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。,（3）电流表改装成较大量程电流表:,方法：,并联一个分流电阻R，如图所示，若量程扩大n倍，即nI/Ig，则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值:故量程扩大的倍数越高，并联的电阻值越小。,改装后的电压表或电流表，虽然量程扩大了，但通过电流表的最大电流或加在电流表两端的最大电压仍为电流表的满偏电流Ig和满偏电压Ug，只是由于串联电路的分压及并联电路的分流使表的量程扩大了。,需要说明的是:,如把电流表改装为电压表：,可用图（a）半偏法测定电流表内阻rg,用（b）图把改装的电压表和标准电压表进行校对,【例6
10、】如图所示，四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表。安培表A1的量程大于A2的量程，伏特表V1的量程大于V2的量程，把它们按图接入电路，则安培表A1的读数 安培表A2的读数；安培表A1的偏转角 A2的偏转角；伏特表V1的读数 伏特表V2的读数；伏特表V1的偏转角 V2的偏转角；填“大于”，“小于”或“等于”）,解：大于 等于 大于 等于,例7一块电流表的内阻为12，当通过它的电流为2mA时，指针偏转一个小格。要使偏转一个小格的电流为1A时，正确的做法是 A在表上并一个约0.024的电阻 B在表上并一个约0.24的电阻 C在表上并一个约0.012的电阻 D在表上并一个约0.12的电阻,
11、A,例8.两个电阻串联接在电压恒定的电源上，用两只精度都很高的由相同表头改装而成的电压表分别去测一个电阻两端的电压，甲表测得示数为10.1V，乙表测得示数为10.3V，则可知（ ）A.乙表读数比甲表读数更接近该电阻两端原来的电压B.甲表的量程比乙表大C.该电阻两端原来的电压小于10.1VD.该电阻两端原来的电压必定在10.1V10.3V之间,A,例9.两只电流表G1和G2的满偏电流之比为2：1，将它们分别改装成两只量程相同的电压表V1、V2，则（ ）A.它们的内阻之比R1:R2=1:2B.它们串联后接入电路中时指针偏转角度之比为1：2C.它们串联后接入电路中时的读数之比1：1D.它们并联后接入
12、电路中时指针偏转角度之比为1：2,AB,(三)、会解非理想电表的读数问题,在求非理想电压表或非理想电流表的读数时，只要将电压表看作电阻RV，求出RV两端的电压就是电压表的示数；将电流表看作电阻RA，求出通过RA的电流就是电流表的示数。,例10、三个完全相同的电压表如图所示接入电路中，已知V1表读数为8V，V3表的读数为5V，那么V2表读数为 。,3v,例11、阻值较大的电阻R1和R2串联后，接入电压U恒定的电路，如图所示，现用同一电压表依次测量R1与R2的电压，测量值分别为U1与U2，已知电压表内阻与R1、R2相差不大，则： AU1+U2=U； BU1+U2Q，这时电功只能用W=UIt计算，电
13、热只能用Q=I 2Rt计算，两式不能通用。,注意：1、电功和电热的区别：,（1）纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、 白炽灯泡等。,（2）非纯电阻用电器：电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是不可避免的热能损失，例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等。,2、关于用电器的额定值问题,额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定功率，流经它的电流就是它的额定电流。如果用电器在实际使用时，加在其上的实际电压不等于额定电压，它消耗的功率也不再是额定功率，在这种情况下，一般可以认为用电器的电阻与
14、额定状态下的值是相同的，并据此来进行计算。,【例12】某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A，求电动机的线圈电阻大小（取g=10m/s2）.,解析：电动机的输入功率PUI，电动机的输出功率P1=mgv，电动机发热功率P2=I2r而P2=P - P1，即I2r= UImgv代入数据解得电动机的线圈电阻大小为r=4,【例13】 已知如图，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接
15、后接入220V的电路中，最合理的应使用下面哪个电路？,A. B. C. D.,B,【例】下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U 2之间的函数关系的是以下哪个图象,C,会解非线性电阻电路问题:,例14、图中所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，可见两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故。参考这根曲线，回答下列问题（不计电流表和电池的内阻）。（1）若把三个这样的电灯串联后，接到电动势为12V的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻。（2）如图所示，将两个这样的电灯并联后再与10的定值电阻串联，接在电动势为
16、8V的电源上，求通过电流表的电流值及各灯泡的电阻值。,分析与解：（1）由于三个电灯完全相同，所以每个电灯两端的电压UL=12/3V=4V。在图中画出U=4V的直线，得到和曲线的交点坐标为(4V,0.4A)，所以流过电灯的电流为0.4A，此时每个电灯的电阻值为R=UL/IL=10。,（2）设此时电灯两端的电压为U，流过每个电灯的电流为I，根据闭合电路欧姆定律得：E=2R0I+U，代入数据得U=8-20I.在图1上画出此直线，得到如图2所示的图象，可求得到直线和曲线的交点坐标为(2V,0.3A)，即流过电灯的电流为0.3A,流过电流表的电流强度为0.6A,此时电灯的电阻为R=UL/IL=6.7 。
17、,会解含容电路：,含容电路问题是高考中的一个热点问题，在高考试题中多次出现。同学们要注意复习。,1、求电路稳定后电容器所带的电量,例15、在图所示的电路中,已知电容C=2F,电源电动势E=12V,内电阻不计,R1R2R3R4=1263.则电容器极板a所带的电量为A.-810-6C. B.410-6C.C.-410-6C. D.810-6C.,D,2、求通过某定值电阻的总电量,例16、图中E=10V，R1=4，R2=6，C=30F，电池内阻可忽略.(1)闭合电键K,求稳定后通过R1的电流.(2)然后将电键K断开,求这以后流过R1的总电量.,Q1=CIR2=1.810-4C,1A,Q2=CE=1.
18、210-4C,方向向右,3、会解电容与电场知识的综合问题,讨论平行板电容器内部场强的变化，从而判定带电粒子的运动情况：,例17、一平行板电容器C,极板是水平放置的,它和三个可变电阻及电源联接成如图所示的电路.今有一质量为m的带电油滴悬浮在两极板之间静止不动.要使油滴上升,可采用的办法是:A.增大R1B.增大R2C.增大R3 D.减小R2.,CD,4、关于电阻中电流方向的分析,在含容电路中的电流稳定以后，电容充有一定的电量，与电容串联的电阻中没有电流通过。但当电路中某电阻或电压发生变化时，会导致电容的充电或放电，形成暂态电流。,例18、图所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路，在增
19、大电容器两极板间距离的过程中，以下说法正确的是：A 、电阻R中有从a流向b的电流；B 、电阻R中有从b流向a的电流。C 、电阻R中没有电流； D 、电容器的电容变小；,AD,第二单元 闭合电路欧姆定律,一、闭合电路欧姆定律,1.主要物理量。,研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、U，前两个是常量，后三个是变量。,问题：电路中的电流一定是从高电势流向低电势吗？,闭合电路欧姆定律：,闭合电路的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。,电能,非静电力做功,化学能,电流做功,内能,电路中能量转化情况：,（1）.公式：,反映了闭合电路什么规律？,例.如图所示的闭合电路中，电源电动势为E
20、，内阻为r，调整电路中可变电阻R的阻值，使电压表v的示数增大U，在这个过程中： A.通过R1的电流增加，增加量一定等于 B.R2两端电压减小，减少量一定等于C.通过R2的电流减小，但减小量一定小于 D.路端电压增加，增加量一定等于,步步高P129例1,AC,2.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路）,分析什么条件下电源的输出功率 最大？,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，电源的输出功率最大，为,例19. 如图所示，电路中电池的电动势E
21、=5V，内电阻r=10，固定电阻R=90，R0是可变电阻，在R0从零增加到400的过程中，求：（1）可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大热功率（2）电池的电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和,0.01w,例20、有四个电源，电动势均相等，内电阻分别为1、2、4、8，现从中选择一个对阻值为2的电阻供电，欲使电阻获得的电功率最大，则所选电源的内电阻为：1 2 4 8,A,21、如图所示，D为一插头，可接入电压恒定的照明电路中，a、b、c为三只相同且功率较大的电炉，a靠近电源，b、c离电源较远，而离用户电灯L很近，输电线有电阻。关于电炉接入电路后对电灯的影响，下列说法中正确的是,A使用电炉a时
22、对电灯的影响最大B使用电炉b时对电灯的影响比使用 电炉a时大C使用电炉c时对电灯几乎没有影响D使用电炉b或c时对电灯影响几乎一样,BD,例22、如图所示，由于某一电阻断路，致使电压表和电流表的示数均比该电阻未断时要大，则这个断路的电阻可能是（ ） A. R1 B. R2 C. R3 D. R4,AD,分析与解：此类问题的常规解法是逐个分析进行判断。 若R1断路R总变大I总变小U端变大I2变大，即电流表示数变大，U端变大，I4变大U4变大，所以选项A正确。 若R2断路，电流表示数为零，则B错 若R3断路，电压表示数为零，则C错 若R4断路R总变大I总变小U端变大，即电流表和R2串联后两端电压变大
23、，则电流表示数变大；R4断路后，则电压表的内阻大，所以R3所在支路近似断路，则电压表示数此时也变大，即D正确。所以答案AD。,23、一盏电灯直接接在恒定的电源上，其功率为100W，若将这盏灯先接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是9W，那么此时电灯实际消耗的电功率（ ） A等于91W B小于91W C大于91W D条件不 足，无法确定,B,3.黑盒问题:,如果黑盒内只有电阻，分析时，从阻值最小的两点间开始。,【例24】 如图所示，黑盒有四个接线柱，内有4只阻值均为6的电阻，每只电阻都直接与接线柱相连。测得Rab=6，Rac=Rad=10。Rbc=Rbd=Rcd=4，试画
24、出黑盒内的电路。,解：由于最小电阻是Rbc=Rbd=Rcd=4，只有2只6串联后再与1只6并联才能出现4，因此bc、cd 、db间应各接1只电阻。再于ab间接1只电阻，结论正合适。,4.电路故障分析,【例25】（97年高考试题）在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连电阻器R1的b端和R2的c端，并观察万用表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是：A直流10V挡； B直流0.5A挡；C直流2.5V挡； D欧姆挡。,A,解析：根据题给条件，首先判定不能选用欧姆挡，因为
25、使用欧姆挡时，被测元件必须与外电路断开。,先考虑电压挡，将黑表笔接在b端，如果指针偏转，说明R1与电源连接的导线断了，此时所测的数据应是电源的电动势6V。基于这一点，C不能选，否则会烧毁万用表；如果指针不偏转，说明R1与电源连接的导线是好的，而R1与R2之间导线和R2与电源间导线其中之一是坏的，再把黑表笔接c点，如果指针偏转，说明R1与R2之间导线是断的，否则说明R2与电源间导线是断的，A项正确。,再考虑电流表，如果黑表笔接在b端，指针偏转有示数则说明R1与电源连接的导线是断的，此时指示数I=E/(R1+R2)=0.4A,没有超过量程；如果指针不偏转，说明R1与电源间连接的导线是好的，而R1与
26、R2之间导线和R2与电源间导线其中之一是坏的，再把黑表笔接c点，如果指针偏转，说明R1与R2之间导线是断的，此时示数I=E/R2=1.2A,超过电流表量程，故B不能选。,【例26】（2001年上海高考试题）如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是：（A）R1断路 （B）R2断路（C）R3短路 （D）R4短路,A,【例27】某居民家中的电路如图所示，开始时各部分工作正常，将电饭煲的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热壶突然不能工作，但电灯仍正常发光拔出电饭煲的插头，把试电笔分别插入插座的左、右插
27、孔，氖管均能发光，则： A仅电热壶所在的C、D两 点间发生了断路故障B仅电热壶所在的C、D 两点间发生了短路故障C仅导线AB间断路D因为插座用导线接地， 所以发生了上述故障,C,【例28】如图所示，灯泡A和B都正常发光，R2忽然断路,已知U不变，试分析A、B两灯的亮度如何变化？,A灯变亮，B灯变暗,第三单元. 电学实验,一、基本实验仪器的使用：,1、电流表和电压表：,选量程：,(1)尽可能使指针偏转到满刻度2/3左右,(2)一般不考虑内阻对电路的影响,(3)伏安法测电阻时需考虑电表内 阻的影响,读数：,读到误差出现的那一位，见步步高134页即学即用1.,2、电阻箱：会读数,可读阻值的变阻器，有
28、时可作粗、细调的应用,3、欧姆表：,画出原理图、写出读数原理,注意点：,（1）估计阻值、选档位,（2）调零,（3）被测电阻与外电路断开,（4）手不接触笔杆金属部分,（5）完毕后置的档位,指针偏角大，阻值大还是小？,【例】某人用多用电表按正确步骤测量一电阻的阻值，当选择欧姆挡“1”挡测量时，指针指示位置如下图所示，则其电阻值是_。如果要用这只多用电表测量一个约200欧的电阻，为了使测量比较精确，选择开关应选的欧姆挡是_。改变挡位调整倍率后，要特别注意重新_。,12.0,10挡,调零,步步高148页1,【例】如图所示为多用电表欧姆挡的原理示意图。其中，电流表的满偏电流为300A，内阻rg=100，
29、调零电阻最大值R=50k，串联的定值电阻R0=50，电池电动势E=1.5V。用它测量电阻Rx，能准确测量的阻值范围是A3080 k B.38 k C. 300800 D.3080,B,1）、限流式：,2）、分压式：,4、滑动变阻器的两种接法,5、实验仪器的选用原则：,(1)安全,(2)准确,(3)方便,二、题型探究：,1、伏安法测电阻：,电流表内接与外接的判断,见步步高135页即学即用2.,比较法测电阻一例：,1.（湖北省八校2008届第二次联考）某待测电阻Rx的阻值约为20，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：A电流表A1（量程150mA，内阻r1=10）B电流表A2（量程20mA，内阻r2
30、=30）C定值电阻R0=100D滑动变阻器R，最大阻值为10E电源E，电动势E=4V（内阻不计）F开关S及导线若干根据上述器材完成此实验，测量时要求电表读数不得小于其量程的1/3，请你在虚线框内画出测量Rx的一种实验原理图（图中元件作用题干中相应英文字母符号标注）。实验时电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，用已知和测得的物理量表示Rx=_.,或,2、测电阻的几种方法：,3.仪器的选择：,4.实物的连线：,5.实验的设计,（三）描绘小电珠的伏安特性曲线:,请同学画出实验电路图，大致画出其伏安特性曲线图,（四）探究导体电阻与其影响因素的定量关系,1.画出用伏安法测金属丝电阻的电路,实验中通电时间不能太长， 电流也不宜太大,
