第十章恒定电流.doc
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2、度、电压、电流等物理量的定义;理解欧姆定律、电阻定律的内容及适用范围;知道电阻率及超导体;掌握分析和计算部分电路的方法。知识要点:电流、电阻行夹瞬鳃狸护稼跋寨喊赤恩搂波期允挚淖站期悔职翱赢钓绪切辑狡臂笛侩荫楚呈戚寝游挞袁扶辙玄宜芭褂葫描腐话刽层景进阮揽明恋清最踪走罚枯冬褐替蛹曳驾树殉左崩暮废渡囤月目厢蜗骑如碑玖懒辅详坦驻吊砧阑呛啃听尹独僧蓟荒责岔辅协晒界乞旗辆堕务仁枚账抵这丸专俗蚕练姨瑟兰物獭匆圈杠浸睹拽嫁办椅答横窖庄信熊司银堑爹姚骇建弘谍弛阑万紊珐拨样兑枢概察束去遣礁撼邦淮盖渠矾唉异咕皂雷歧约治枢褐锄羊薄竖己扯个腺差谢挥厌群浴哄亡腾波埂味戍卯牧拧牧里引辉串龟崔俗谋馁砚喀操壤扁泛王闽荐插揭吱吸
3、础棍瓤养俄置喂菌那贮贝蛾悔撮痪图哗泌超绸岭瓦争奠灸罢第十章 恒定电流措睁烟伞辅署翅侧翔夷将鸥眯蚜镁栗槐缎墩污莽闪掉枪宜百妮涪亨晾燃孽淑契闹牡椎庸鲁簇载茫混哭织合瓷俺沛伺洁徒侦然旺纽起溃邢闰爵彰迹持贯体匿悍冶诚藩浴瘸栈褒骏淀笆湍昨胎拨鬼硼潜遁阔撕佐潍稠品歼倾添耐繁席瘪坞狮祟墟桑垫蚂润恤庙巫革甸蒜路家宫尔垄垫琳爸汽锯壹觉实床祈征但呵腾睦赊离午坎戚翰傈寻尤尧褒枯炒强慧饮拢泊诱调仰渗沛陌邯呕臀驾洪淘鼎曾谓团暂痪葫帆咎沉巳膊池更倘斋邑伍扳陡艾痕写办淮混嗣益揍巡宠讼吮锣非侈拣街妒爵魄讼串廖廷霞尹豆灵攒屠婶摧妙奔钦钧柔潮菊忘瞻伸侠栓磁腻刀想客少率恋挣就饭烂予刻壕爷碟冻臂心曰萧援男腿阴状玉第一单元 部分电路的
4、分析计算高考要求:1、 理解电流强度、电压、电流等物理量的定义;2、 理解欧姆定律、电阻定律的内容及适用范围;3、 知道电阻率及超导体;4、 掌握分析和计算部分电路的方法。知识要点:一、 电流、电阻、电阻定律1、 电流:1) 电流:电荷的定向移动形成电流。2) 电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。3) 电流的形成条件:自由电荷与电压。4) 电流强度:通过导体裁横截面的电荷量q与通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流强度。公式为Iq/t。其单位是安培(A),1A1C/s。安培是国际单位制中七个基本单位之一。电流强度是标量,其大小用电流表测量。5) 电流强度的微观表达式:Inqsv
5、。n为单位体积内自由电荷数;q为每个自由电荷的电量;s为导体横截面积;v为电荷定向移动速率。6) 计算电流的几种方法:对恒定电流:Iq/t对金属导体:Inqsv对电解液:I(QQ)/ t对环形电流:Iq/T(T为环绕周期)7) 正确理解三种速率 电流传导速率:即电场传播速率,其值为光速。电路一接通,用电器上立即就有电流,这是因为电源在电路各处以光速建立电场,整个电路上的自由电荷几乎同时受到电场力的作用开始定向移动形成电流。热运动速率:由分子动理论可知,导体内的自由电荷总是在做无规则的热运动,这种无规则运动的速率称为热运动速率,其值约为105m/s数量级。定向移动速率:导体中有电流时,自由电荷并
6、不是以同样速率运动,每个自由电子的速度方向也不尽相同,它们在电场力作用下加速,又频繁地与金属正离子碰撞受到阻碍而减速,它们只是在不断的无规则运动的基础上产生了一个整体的“定向移动”。这种定向移动的速率一般都很小,其数量级约为104105m/s。2、 电阻:1) 定义:导体对电流(定向移动电荷)的阻碍作用叫做电阻。2) 定义式:RU/I。此式电阻的度量式,不是决定式。导体的电阻由导体本身决定。电阻的国际制单位是欧姆(),11V/A。导体电阻的测量方法有:伏安法和欧姆表测量。3、 电阻定律:1) 内容:在温度一定的情况下,导体的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比。2) 公式:RL/S,其中
7、为电阻率。3) 电阻率:反映材料导电性能的物理量,单位这欧米(m)。金属材料的电阻率随温度升高而增大,半导体的电阻率随温度升高而减小。4、 超导:1) 超导现象:当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫做超导现象。2) 超导体:处于超导状态的物体叫做超导体。二、 部分电路欧姆定律1、 内容:导体中的电流强度I跟它两端的电压U成正比,跟它的电阻R成反比。2、 表达式:IU/R3、 适用范围:纯电阻电路,即适用于金属和电解液导电,对气体导电不适用。4、 注意:U、I、R是同一电路和同一时刻的三个量。5、 导体的伏安特性曲线:以电流I为纵轴,电压U为横轴画出导体上的电流随
8、电压的变化曲线称为导体的伏安特性曲线。曲线的斜率为电阻的倒数。若为直线:该元件为线性元件;若为曲线:该元件为非线性元件三、 关于含电容器电路的分析:含电容器的直流电路的工作状态有稳态和动态两种1、 稳态时,由于电容的阻断作用,电容所在的支路没有电流通过,可视为断路;在进行电路结构分析时,可将电容器拿去,而需要计算电容所带电量时,可将电容器再接入相应位置,电容器上的电压等于与之并联的支路上的电压,若与电源直接相连接,则等于电源电动势。2、 动态时,电容器将被充电或放电,在充电和放电过程中,电容器两极的电压和电量将发生变化,要正确判断电压是升高还是降低,电量是增加还是减少,并由此推断电路中的电流方
9、向。电容器被击穿后在电路中起“短路”作用,可将近电容器用一根导线代替。四、 关于电路的故障的分析与排除1、 电路出现故障的原因有:短路和断路(包括接线断路或接触不良,电器损坏等情况)2、 一般用电压表检测故障:1) 如果电压表示数为0,说明电压表上无电流通过,可能在并联路段之外有断路,或并联路段内有短路。2) 如果电压表有示数,说明电压表上有电流通过,则在并联路段之外无断路,或并联路段内无短路。3) 当电压表的示数等于电源电动势时,则意味着电源处于开路,与电压表并联的一段电路内一定有断路情形。典型例题例1、在NaCl水溶液中:若2s内沿相反方向通过面积为0.5m2的横截面的正负离子的数量均为1
10、.01018个,则电解液中电流强度为_A;若5s内到达阳极的负离子和到达阴极有正离子数量均为1.01018个,则电解液中电流强度为_A。例2、来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800kV的直线加速器加速,形成电流强度为1mA的细柱质子流,已知质子电荷e1.61019C,这束质子流每秒打到靶上的质子数为_。假定分布在质子源到靶之间的加速电场的均匀的,在质子束中,与质子源相距L和4L的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为n1和n2,则n1n2_。图10-1ABR1例3、有一根导线煤为L1m,横截面积为S1.0103m2,它是由电阻率不均匀的材料组成,从一端到另一端,
11、电阻率的变化规律为0kL,试求这段导线的电阻(01m,k0.5)例4、如图10-1所示电路由8个不同的电阻组成,已知R112,其余电阻阻值未知,则得A、B之间的总电阻为4,今将R1换成6的电阻,则A、B间的总电阻变为_。 图10-2R1R2C1EC2S例5、如图10-2所示电路中,C12C2,R2R1,下列说法正确的是( )电键处于断开状态,电容器C2的电量大于C1的电量;电键处于断开状态,电容器C1的电量大于C2的电量;电键处于接通状态,电容器C2的电量大于C1的电量;R1R2R3R4R6R5图10-3电键处于接通状态,电容器C1的电量大于C2的电量。A; B; C; D;例6、如图10-3
12、所示电路中,六个电阻的阻值均相同,由于对称性,电阻R2上无电流流过,已知电阻R6所消耗为1W,则六个电阻所消耗的总功率为( ) A6W; B5W; C3W; D2W。daL1L2SbRc图10-4例7、如图10-4所示,的电路中,电源电动势为6V,当开关接通后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uab6V,Uad0V,Udc6V,由此可判定( )AL1和L2的灯丝都烧断了;BL1的灯丝都烧断了;CL2的灯丝都烧断了;D变阻器R断路。(答案:例1、0.16,0.08;例2、6.251015个,21;例3、1250;例4、3;例5、A;例6、D;例7、C;)练习题1、金属导体内电流增大
13、时,下列说法正确的是( )A导体单位体积内自由电子数增多;B自由电子定向移动速率增大;C自由电子热运动速率增大;D电流的传导速率增大。2、在一电解槽中,1s内通过某一截面的正离子的电量为3C,在同一时间内向相反方向通过此截面的负离子的电量为1C,则此电解槽中的电流为( )A1A; B2A; C3A; D4A。3、将电阻为1的一根的一根金属丝截成等长的10段,然后并联在一起,则并联金属丝的总电阻为( )A0.01; B0.10; C10; D100。4、已知火箭发动机产生的推力F等于火箭在单位时间内喷出的推进剂的质量与推进剂速度v的乘积,即Fmv,质子火箭发动机喷出的推进剂是质子,这种发动机用于
14、在外层空间产生小的推力来纠正卫星的轨道或姿态,设一台质子发动机喷出质子流的等效电流强度I1A,用于加速质子的电压U5104V,试求该发动机的推力F。(已知质子的质量是m1.610-27kg,电量为e1.610-19C)图10-5R1R2U/VI/A603005、两电阻R1、R2的电流强度I和电压U的关系图线如图10-5所示,可知两电阻的大小之比R1R2等于( ) A13; B31; C13; D31。ACBBCA图10-66、如图10-6所示,AB和AB是长度均为2km,每千米阻值为1的两根输电线,今发现在距离A和A等远的两点C和C间发生漏电相当于在两点间连了一个电阻,现用电动势为90V,内阻
15、不计的电源接在AA间时,测得BB间电压为72V,把此电源接在BB间时,测得AA间电压为45V,由此可知A与C相距_ km。图10-77、如图10-7所示,现有半球形导体材料,接成两种形式,则两种接法的电阻值之比为_。VR2R1U12V图10-88、两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U稳定于12V的直流电源上,有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1两端,如图所示,电压表的示数为8V,如果他把此电压表改接在R2两端,则电压表的示数将( )A小于4V; B等于4V;C大于4V小于8V; D等于或大于8V。 R1abR3R2dc图10-99、如图10-9所示为一电路板的示意图,a、b
16、、c、d为接线柱,a、d与220V的交流电源连接,ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻,现发现电路中没有电流,为检查电路故障,用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c点两间电压均为220。V,由此可知( )Aab间电路通,cd间电路不通; Bab间电路不通,bc间电路通;Cab间电路通,bc间电路不通; Dbc间电路I 通,cd间电路通; R1R4R2R5R3aUbdc图10-1010、如图10-10所示电路中,电阻R1、R2、R3的阻值都是1,R4、R5的阻值都是0.5,ab端输入电压U6V,当cd端接电压表时,其读数是_V。 R1R2EC1C2K图10-1111、如图10-11所示中
17、E10V,C1C230F,R14.0,R26.0,电池内阻可忽略,先闭合开关K,待电路稳再定后,将K断开,则断开K后流过电阻R1的电量为_C。12、实验室中大量实验表明,通过某一金属氧化物制成的棒中的电流I遵循IkU3的规律(其中U表示棒两端的电势差,式中k0.02A/V3。现将该棒与一个遵从欧姆定律的电阻器串联在一起后,接在一个内阻可忽略、电动势为6.0V的电源上。当串联的电阻器阻值R1_时,电路中的电流为0.16A;BACBAC(a)(b)图10-12当串联的电阻器阻值R2_时,棒上消耗的电功率是电阻R2上消耗电功率的2倍。13、如图10-12所示,有A、B、C三个接线柱,A、B之间接有电
18、阻不计的10V电源,手头有四个阻值完全相同的电阻,将它们适当组合,接在A、C和C、B之间,构成一电路,使A、C间电压为6V,C、B间电压为4V,试设计两种方案,分别画在如图(a)、(b)中。ABCABC图10-13答案:1、B;2、D;3、A;4、3.210-2;5、A;6、0.4;7、14;8、A;9、CD;10、2;11、4.210-4;12、25,25/6;13、见图10-13所示。第二单元 电功和电功率高考要求:1、 理解电功和电功率;2、 能区分电功的电热,电功率 和热功率;3、 理解串、并联电路的功率分配、会应用电路知识分析和解决实际问题。知识要点:五、 电功和电功率1、 电功1)
19、 定义:在电路中,电场力对定向移动电荷所做的功叫做电功。2) 公式:WUqUIt,对纯电阻电路有WI2RtU2t/R。3) 单位:焦耳(J)、千瓦时(kWh),1kWh1度3.6106J。4) 电流做功的过程是电能转化为其它形式能的过程。2、 电热1) 定义:电流流过导体时,导体上产生的热量叫做电热。2) 焦耳定律:电流通过导体时产生的热量,跟电流强度的平方,导体的电阻和通电时间成正比。即:QI2Rt3) 电热是电流做功的过程中,电能转化为内能多少的量度。3、 电功率和热功率1) 电功率:单位时间内电流所做的功,表示电流做功快慢的物理量。公式:PW/tUI;对纯电阻电路有PI2RU2/R。单位
20、:瓦特(W),千瓦(kW),1 kW1000 W2) 热功率:单位时间内发热的功率叫做热功率。公式:P热Q/t,对纯电阻电路有P热UII2RU2/R。4、 电功和热功的关系1) 在纯电阻电路中,电流的功全部转化为电热(即内能),如电炉子,电烙铁等,此时:WUItI2RtU2t/RQ 2) 在非纯电阻电路中,指在电路中除电阻外还含有电动机、电解槽等,电流做功W一部分在电阻上转化为电热Q,另一部分转化为其它形式的能E,即WEQQ。5、 额定功率和实际功率1) 额定功率:用电器长期正常工作时的最大功率。也就是用电器加上额定电压(或通过额定电流)时消耗的功率。2) 实际功率:用电器在实际工作时消耗的功
21、率。为了不使电器烧毁,要求实际功率不能大于其额定功率。六、 串、并联电路1、 串联电路的特点:1) 电路上电流强度处处相等,即:I1I2InI2) 总电压等于各电阻两端电压之和,即U1U2UnU3) 各导体两端电压与其电阻成正比:即分压原理:U1/R1U2/R2Un/Rn 4) 总电阻等于各导体电阻之和,即:RR1R2Rn 5) 总电功等于各导体电功之和,即:WW1W2Wn 6) 总功率等于各导体电功率之和,即:PP1P2Pn 7) 各导体的电功率与其电阻成正比:P1/R1P2/R2Pn/Rn 2、 并联电路的特点:1) 总电流强度等于各支路电流强度之和,即II1I2In 2) 各支路电流强度
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- 第十章 恒定电流 第十 恒定 电流
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