一 基本概念和定律1 電流電流的定義式 適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流 對(duì)于金屬導(dǎo)體有i nqvs n為單位體積內(nèi)的自由電子個(gè)數(shù) s為導(dǎo)線的橫截面積 v為自由電子的定向移動(dòng)速率 這個(gè)公式只適用于金屬導(dǎo)體 千萬(wàn)不要到處套用 注意 在電解液導(dǎo)電時(shí) 是正負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流 在用公式i q t計(jì)算電流強(qiáng)度時(shí)應(yīng)引起注意 決定式 1 電流的概念 2 電阻定律導(dǎo)體的電阻r跟它的長(zhǎng)度l成正比 跟它的橫截面積s成反比 1 是反映材料導(dǎo)電性能的物理量 叫材料的電阻率 反映該材料的性質(zhì) 單位是 m 2 純金屬的電阻率小 合金的電阻率大 材料的電阻率與溫度有關(guān)系 金屬的電阻率隨溫度的升高而增大 鉑較明顯 可用于做溫度計(jì) 錳銅 鎳銅的電阻率幾乎不隨溫度而變 可用于做標(biāo)準(zhǔn)電阻 半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小 有些物質(zhì)當(dāng)溫度接近0k時(shí) 電阻率突然減小到零 這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象 能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物體叫超導(dǎo)體 材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度叫超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度tc 我國(guó)科學(xué)家在1989年把tc提高到130k 現(xiàn)在科學(xué)家們正努力做到室溫超導(dǎo) 注意 公式r r 如圖所示 a b c d是滑動(dòng)變阻器的4個(gè)接線柱 現(xiàn)把此變阻器串聯(lián)接入電路中并要求滑片p向接線柱c移動(dòng)時(shí) 電路中的電流減小 則接入電路的接線柱可能是a a和bb a和c c b和cd b和d 描繪小燈泡的伏安特性曲線 測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 3 歐姆定律適用于金屬導(dǎo)體和電解液 不適用于氣體導(dǎo)電 電阻的伏安特性曲線 注意i u曲線和u i曲線的區(qū)別 還要注意 當(dāng)考慮到電阻率隨溫度的變化時(shí) 電阻的伏安特性曲線不再是過(guò)原點(diǎn)的直線 例1 實(shí)驗(yàn)室用的小燈泡燈絲的i u特性曲線可用以下哪個(gè)圖象來(lái)表示 例2 下圖所列的4個(gè)圖象中 最能正確地表示家庭常用的白熾電燈在不同電壓下消耗的電功率p與電壓平方u2之間的函數(shù)關(guān)系的是以下哪個(gè)圖象 4 電功和電熱電功就是電場(chǎng)力做的功 因此是w uit 由焦耳定律 電熱q i2rt 1 對(duì)純電阻而言 電功等于電熱 w q uit i2rt 2 對(duì)非純電阻電路 如電動(dòng)機(jī)和電解槽 由于電能除了轉(zhuǎn)化為電熱以外還同時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能等其它能 所以電功必然大于電熱 w q 這時(shí)電功只能用w uit計(jì)算 電熱只能用q i2rt計(jì)算 兩式不能通用 注意 1 電功和電熱的區(qū)別 1 純電阻用電器 電流通過(guò)用電器以發(fā)熱為目的 例如電爐 電熨斗 電飯鍋 電烙鐵 白熾燈泡等 計(jì)算公式 w q p 2 非純電阻用電器 電流通過(guò)用電器是以轉(zhuǎn)化為熱能以外的形式的能為目的 發(fā)熱不是目的 而是不可避免的熱能損失 例如電動(dòng)機(jī) 電解槽 給蓄電池充電 日光燈等 w uit 2 電功與電熱 回答 1 時(shí)間t內(nèi) 電流對(duì)用電器做功 2 該用電器的電功率 3 若用電器電阻為r 時(shí)間t內(nèi)該用電器產(chǎn)生的熱量 4 該用電器的熱功率 5 電功與電熱是否相等 它們的大小關(guān)系如何 為什么 1 問(wèn) 電路由電源和電動(dòng)機(jī)組成 電動(dòng)機(jī)繞線電阻為r 則此電路中的電流i是否等于i u r 即非純電阻的電路 歐姆定律已不再適用 u 2 電動(dòng)機(jī)u額 220v r 0 4 正常工作時(shí)的電流i 5a t 10min 1 電動(dòng)機(jī)消耗的電能 2 產(chǎn)生的熱量 3 輸出的機(jī)械能 4 電動(dòng)機(jī)的輸入功率 5 損失的功率 6 輸出功率 非純電阻的電路 3 電動(dòng)機(jī)發(fā)生 堵轉(zhuǎn) 時(shí)最易燒毀原因是什么 2 關(guān)于用電器的額定值問(wèn)題額定電壓是指用電器在正常工作的條件下應(yīng)加的電壓 在這個(gè)條件下它消耗的功率就是額定功率 流經(jīng)它的電流就是它的額定電流 如果用電器在實(shí)際使用時(shí) 加在其上的實(shí)際電壓不等于額定電壓 它消耗的功率也不再是額定功率 在這種情況下 一般可以認(rèn)為用電器的電阻與額定狀態(tài)下的值是相同的 并據(jù)此來(lái)進(jìn)行計(jì)算 例3 某一電動(dòng)機(jī) 當(dāng)電壓u1 10v時(shí)帶不動(dòng)負(fù)載 因此不轉(zhuǎn)動(dòng) 這時(shí)電流為i1 2a 當(dāng)電壓為u2 36v時(shí)能帶動(dòng)負(fù)載正常運(yùn)轉(zhuǎn) 這時(shí)電流為i2 1a 求這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率是多大 例4 某一直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置 如圖所示 重物的質(zhì)量m 50kg 電源提供給電動(dòng)機(jī)的電壓為u 110v 不計(jì)各種摩擦 當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v 0 9m s的恒定速率向上提升重物時(shí) 電路中的電流強(qiáng)度i 5 0a 求電動(dòng)機(jī)的線圈電阻大小 取g 10m s2 二 串并聯(lián)與混聯(lián)電路應(yīng)用歐姆定律須注意對(duì)應(yīng)性 選定研究對(duì)象電阻r后 i必須是通過(guò)這只電阻r的電流 u必須是這只電阻r兩端的電壓 該公式只能直接用于純電阻電路 不能直接用于含有電動(dòng)機(jī) 電解槽等用電器的電路 例1 已知如圖 r1 6 r2 3 r3 4 則接入電路后這三只電阻的實(shí)際功率之比為 例2 已知如圖 兩只燈泡l1 l2分別標(biāo)有 110v 60w 和 110v 100w 另外有一只滑動(dòng)變阻器r 將它們連接后接入220v的電路中 要求兩燈泡都正常發(fā)光 并使整個(gè)電路消耗的總功率最小 應(yīng)使用下面哪個(gè)電路 a b c d 三 閉合電路歐姆定律1 主要物理量 研究閉合電路 主要物理量有e r r i u 前兩個(gè)是常量 后三個(gè)是變量 e u外 u內(nèi) i r間關(guān)系 u e ir u i間關(guān)系 u r間關(guān)系 閉合電路歐姆定律的表達(dá)形式有 閉合電路歐姆定律應(yīng)用 單元自測(cè)7 如圖電源內(nèi)阻0 3 閉合開(kāi)關(guān)時(shí) 電流表讀數(shù)0 5a 電壓表讀數(shù)為1 20v 考慮電流表內(nèi)阻對(duì)電路的影響 則開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí) 電壓表的讀數(shù)可能為 a 0b 1 20c 1 35d 1 41 會(huì)考題選8 在原電路中再接入一個(gè)電阻r 使電壓表的讀數(shù)變化1v 畫(huà)出接入r后的電路圖 2 電源特性圖線u i圖象的分析 1 坐標(biāo)的意義 2 與坐標(biāo)交點(diǎn)的意義 要注意坐標(biāo)的起點(diǎn)是否為零 否則易錯(cuò) 3 直線的斜率的含義 e r 將該電源與該電阻串聯(lián) 該電源的輸出功率 2 電源的功率和效率 功率 電源的功率 電源的總功率 pe ei 電源的輸出功率p出 ui 電源內(nèi)部消耗的功率pr i2r 電源的效率 最后一個(gè)等號(hào)只適用于純電阻電路 電源的輸出功率可見(jiàn)電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示 而當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí) 電源的輸出功率最大 為 例1 已知如圖 e 6v r 4 r1 2 r2的變化范圍是0 10 求 電源的最大輸出功率 r1上消耗的最大功率 r2上消耗的最大功率 3 變化電路的討論 電路的動(dòng)態(tài)分析和計(jì)算 局部電阻與總電阻變化的關(guān)系 結(jié)論1 在任何一個(gè)可以化為串并聯(lián)組合的電路中 任何一個(gè)電阻的增大 或減小 整個(gè)電路的等效電阻都增大 或減小 結(jié)論2 在任何一個(gè)可以化為串并聯(lián)組合的電路中 某處電路的斷路 或短路 都會(huì)使整個(gè)電路的等效電阻都增大 或減小 如開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)和閉合 結(jié)論3 r1 r2 定值 則r1和r2的乘積有最大值 電路故障判斷 1 如果被測(cè)量部分電路兩點(diǎn)的電壓為零 這部分電路短路 這部分以外電路某處有斷路 2 如果被測(cè)量部分電路兩點(diǎn)的電壓等于整個(gè)電路的總電壓 這部分電路某處有斷路 這部分以外電路被短路 將滑動(dòng)變阻器接成分壓電路 由于電路有一處出現(xiàn)故障 致使輸出電壓up不能隨滑動(dòng)鍵p的位置而改變 不論p如何滑動(dòng) up始終等于0v 故障原因不可能是a 導(dǎo)線ef段有斷開(kāi)處b 導(dǎo)線ab段有斷開(kāi)處c 滑動(dòng)鍵p與電阻r接觸不通d 導(dǎo)線bc段有斷開(kāi)處 不論p如何滑動(dòng) up始終等于輸入電壓u0 則故障原因可能是a 電源與導(dǎo)線端f接觸不良b 滑動(dòng)鍵p與電阻r接觸不通c bc段導(dǎo)線有斷開(kāi)處d滑動(dòng)變阻器r的電阻絲有斷開(kāi)處 含容電路的分析 特點(diǎn) 電容器接入直流電路 在充電結(jié)束達(dá)到平衡后 沒(méi)有電荷的移動(dòng) 所以沒(méi)有電流通過(guò) 只有在充電和放電時(shí)才有電荷的移動(dòng) 有電流流過(guò) 但時(shí)間很短 3 如果在兩板間原來(lái)有一個(gè)靜止的帶電油滴 則開(kāi)關(guān)打開(kāi)后 將向哪里運(yùn)動(dòng) 電路中有關(guān)電容器的計(jì)算 1 電容器跟與它并聯(lián)的用電器的電壓相等 2 在計(jì)算出電容器的帶電量后 必須同時(shí)判定兩板的極性 并標(biāo)在圖上 3 在充放電時(shí) 電容器兩根引線上的電流方向總是相同的 所以要根據(jù)正極板電荷變化情況來(lái)判斷電流方向 4 如果變化前后極板帶電的電性相同 那么通過(guò)每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量的差 如果變化前后極板帶電的電性改變 那么通過(guò)每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量之和 例5 已知如圖 電源內(nèi)阻不計(jì) 為使電容器的帶電量增大 可采取以下那些方法 a 增大r1b 增大r