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1、第二章第二章 恒定电流恒定电流一一 、导体中的电场和电流、导体中的电场和电流 1、导线中的电场、导线中的电场形成因素：是由形成因素：是由 、 等电路元件所积累的等电路元件所积累的电荷电荷共同形成的。共同形成的。方向：导线与电源连通后，导线内很快形成了方向：导线与电源连通后，导线内很快形成了沿导线方向沿导线方向的的恒定电场。恒定电场。性质：导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同。性质：导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同。2、电流、电流导体形成电流的条件：导体形成电流的条件： ； 。电流定义：通过导体电流定义：通过导体 跟这些电荷量所用跟这些电荷量所用 的的比值叫电流。比值叫电流。公式公式：电
2、流是电流是 但有方向，规定但有方向，规定 的方向为电流的的方向为电流的方向（或方向（或 ）单位：）单位： 电源电源导线导线要有自由电荷要有自由电荷 导体两端存在电压导体两端存在电压横截面的电量横截面的电量时间时间)()()(StCQAI标量标量正电荷定向移动正电荷定向移动A1A=101A=103 3mA=10mA=106 6AA与与负电荷负电荷定向移动的方向定向移动的方向相反相反二、电动势二、电动势1、非静电力：根据静电场知识可知，静电力不可能使电流从低电、非静电力：根据静电场知识可知，静电力不可能使电流从低电势流向高电势，因此电源内部必然存在着从势流向高电势，因此电源内部必然存在着从 指向指
3、向 的非的非静电力静电力2、电源电动势：在电源、电源电动势：在电源内部内部，非静电力非静电力把把正电荷正电荷从从负极负极送到送到正极正极所做的功跟被移送所做的功跟被移送 的比值，即：的比值，即： 。说明：从说明：从能量转化能量转化的角度看，的角度看，电源电源是通过是通过非静电力做功非静电力做功把把其其他形式的能他形式的能转化为转化为 的装置。的装置。微观表达式微观表达式:I=:I= ，n n是是 的自由电荷数，的自由电荷数，q q是是 ，s s是是 ，v v是是 速率速率。（适用于金属导体）。（适用于金属导体）电流的分类：电流的分类： 方向不改变方向不改变的电流叫的电流叫 电流，电流，方向和大
4、小方向和大小都不改变都不改变的电流叫的电流叫 电流，电流，方向改变方向改变的电流叫的电流叫 电流。电流。nqsv会推导会推导单位体积内单位体积内每个自由电荷电荷量每个自由电荷电荷量导体的横截面积导体的横截面积自由电荷的定向移动自由电荷的定向移动直流直流恒定恒定交变交变负极负极正极正极电荷量电荷量)()()(CQJWVE非静电力说明：导体中三种速率（说明：导体中三种速率（定向移动速率非常小定向移动速率非常小约约10-5m/s，无规律的热运动速率较大无规律的热运动速率较大约约105m/s，电场传播速率非常大电场传播速率非常大为为光速光速例如电路合上电键远处的电灯同时亮）例如电路合上电键远处的电灯同
5、时亮）电能电能 长度长度横截面积横截面积材料、温度材料、温度。SlR3、物理意义物理意义：反映电源把的能：反映电源把的能其他形式其他形式转化为转化为电势能电势能本领的大小，在数值上本领的大小，在数值上等于非静电力把等于非静电力把1C的的正电荷在电源内部从负极送到正极正电荷在电源内部从负极送到正极所做的功。所做的功。四、欧姆定律四、欧姆定律三、三、电阻定律、电阻率电阻定律、电阻率1、电阻定律：同种材料的导体，其电阻与它的、电阻定律：同种材料的导体，其电阻与它的 成正比与成正比与它的它的 成反比，导体的电阻还与构成它的材料及温度成反比，导体的电阻还与构成它的材料及温度有关，公式：有关，公式：2 2
6、、电阻率：上式中的比例系数、电阻率：上式中的比例系数（单位是（单位是 m m） ，它与导体，它与导体的的 有关，是有关，是表征材料导电性质表征材料导电性质的一个重要的物理量，的一个重要的物理量，数值上等于长度数值上等于长度1m1m，截面积为，截面积为1m1m2 2导体的电阻值。导体的电阻值。金属导体金属导体的的电阻率随温度电阻率随温度的的升高而变大可以做电阻温度计用升高而变大可以做电阻温度计用，半导体半导体的的电阻率随温度电阻率随温度的的升高而减小，升高而减小，有些合金的电阻率不受有些合金的电阻率不受温度影响。温度影响。1、内容：导体中的电流、内容：导体中的电流I I跟导体两端的电压跟导体两端
7、的电压U U成成 ，跟它的，跟它的电阻电阻R R成成 。正比正比反比反比五、电功和电功率、焦耳定律五、电功和电功率、焦耳定律1、电功、电功 ：在电路中，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生：在电路中，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动而形成定向移动而形成 ，在此过程中电场力对自由电荷做功，在此过程中电场力对自由电荷做功，在一段电路中电场力所做的功，用在一段电路中电场力所做的功，用W= = 来计算。来计算。2、电功率：单位时间内电流所做的功，、电功率：单位时间内电流所做的功，P= =3、焦耳定律：电流流过导体产生的热量，有、焦耳定律：电流流过导体产生的热量，有Q= 来计算来计算4、导体
8、的、导体的伏安特性曲线伏安特性曲线：用表示：用表示 电压电压U，表示，表示 电流电流I I，画出的画出的I-UI-U关系图线，它直观地反映出导体中的电流与电压的关系。关系图线，它直观地反映出导体中的电流与电压的关系。线性元件：伏安特性曲线是线性元件：伏安特性曲线是 的电学元件，的电学元件，适用于适用于欧姆定律。欧姆定律。非线性元件：伏安特性曲线不是非线性元件：伏安特性曲线不是 的电学元件，的电学元件， 于于欧姆定律。欧姆定律。2、公式：、公式：3、适用条件：适用与、适用条件：适用与 导电和导电和 导电，导电，对对 导体和导体和 元件并不适用。元件并不适用。)()()(RVUAI金属金属电解液电
9、解液气体气体半导体半导体横坐标横坐标纵坐标纵坐标过坐标原点过坐标原点直线直线不适用不适用电流电流UqUIRtI2UItUItw/t正确理解正确理解有关电功和电功率的几个公式有关电功和电功率的几个公式W=UItUIt普遍普遍适用于计算适用于计算任何一段电路任何一段电路上的电功上的电功,P=UI,P=UI普遍普遍适适用于用于计算计算任何一段电路任何一段电路上消耗的电功率。上消耗的电功率。Q=I I2Rt，仅适用于仅适用于计算电热计算电热对对纯电阻电路纯电阻电路来说，由于电能全部转化为内能，所以有关来说，由于电能全部转化为内能，所以有关电功、电功率的电功、电功率的所有公式和形式都适用所有公式和形式都
10、适用，即，即 适用适用，tRURtIIUtW22RURIIUP22在在非纯电阻电路非纯电阻电路中，总电能中有中，总电能中有一部分转化为热能一部分转化为热能，另一另一部分转化为其他形式的能部分转化为其他形式的能，电热仍用，电热仍用Q=I I2Rt计算，这时计算，这时W总总=UI It Q=I I2Rt，同理，同理P总总P热热从定义从定义R=U/IR=U/I六、闭合电路欧姆定律六、闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律1、内容、内容:闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟整个回路的电阻成反比。整个回路的电阻成反比。2、表达式：、表达式：rREI1
11、、物理意义：反映电源把的能、物理意义：反映电源把的能其他形式其他形式转化为转化为电势能电势能本领的大小的物理量，它由电源本身的性质决定。本领的大小的物理量，它由电源本身的性质决定。电动势电动势在电源内部把在电源内部把1C的正电荷在从负极送到正极非静电力的正电荷在从负极送到正极非静电力所做的功。所做的功。 电源电源没有接入没有接入电路时电路时两极间的电压两极间的电压。在在闭合电路中内外电势降落之和。闭合电路中内外电势降落之和。2、大小（在数值上等于）、大小（在数值上等于）静电力静电力非静电力非静电力闭合电路的功率闭合电路的功率1、电源的总功率、电源的总功率 P P总总= = = 。2、电源的内耗
12、功率、电源的内耗功率 P P内内= = = 。3、电源的输出功率、电源的输出功率 P P出出= = = 。rREIU U外外=E-Ir=E-IrU U内内=Ir=Ir减小减小3、路端电压（、路端电压（U外外）即电源的输出电压）即电源的输出电压U U外外=E-Ir=E-Ir4、路端电压与负载、路端电压与负载R R（外电路电阻的（外电路电阻的关系关系）负载负载R R增大增大I IU U内内减小减小U U外外增大增大外电路外电路断路断路时（时（R=R=无穷无穷），），I=I= ,U,U外外= = 。0 0E EU U内内=Ir=Ir增大增大负载负载R R减小减小I IU U内内增大增大U U外外外电
13、路外电路短路短路时（时（R=0R=0），），I=I= ,U,U内内= = 。E ErREI减小减小rEU U外外=E-Ir=E-IrIEIEIUIU内内+IU+IU外外P P内内+P+P外外I I2 2r rIUIU内内P P总总-P-P外外IUIU出出IE-IIE-I2 2r rP P总总-P-P内内4、电源的效率电源的效率=P=P出出/P/P总总100%=U100%=U出出/E/E100%=R/(R+r)100%=R/(R+r)100%100%（外电路为纯电阻）（外电路为纯电阻）1 1、如图、如图15-315-3电路中，当滑动变阻器的滑片电路中，当滑动变阻器的滑片P P向上端向上端a a滑
14、动滑动过程中，两表的示数情况为（过程中，两表的示数情况为（ ） A.A.电压表示数增大，电流表示数减少电压表示数增大，电流表示数减少B.B.电压表示数减少，电流表示数增大电压表示数减少，电流表示数增大C.C.两电表示数都增大两电表示数都增大D.D.两电表示数都减少两电表示数都减少R1R2VPAab图15-3题型一、电路的动态变化问题题型一、电路的动态变化问题A题型题型二、二、U U外外与与R R外外、与、与I I总总，P P出出与与R R外外，与与R R外外， 伏安特性曲线图像问题伏安特性曲线图像问题图像问题的说明图像问题的说明1、2、会写、会写，结合数学知识推图像，结合数学知识推图像3、认识
15、图像，并能从图像中、认识图像，并能从图像中某些某些 U U外外RR外外R R外外U U外外0 0rRRE外外E E U U外外III IU U外外0 0IrE E E）即（kxbyK K的绝对值的绝对值=r=r电源断路电源断路电源短路电源短路I=E/rI=E/r 电源的电源的P P出出-R-R外外电功率：电功率：电源的输出功率电源的输出功率电源内部消耗的功率电源内部消耗的功率电源的总功率电源的总功率电源的输出功率，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，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，O RP出出Pmr而当而当内外电阻相等内外电阻相等时，时，电源的电源的输出功率
16、最大输出功率最大为为rEPm42 P P总总= =EIEIP P出出= =UIUIP Pr r=I=I2 2r r 电源的电源的-R-R外外电源的效率：电源的效率：（最后一个等号只适用于纯电阻电路）（最后一个等号只适用于纯电阻电路）R R外外0 0100%100% 闭合电路的闭合电路的U U外外-I -I 图象与伏安特性曲线的结合图象与伏安特性曲线的结合 右图中右图中a a为电源的为电源的U-IU-I图象；图象；b b为外电阻的为外电阻的U-I U-I 图象；图象； a a的斜率的绝对值表示的斜率的绝对值表示 ；a a与纵轴的交点坐与纵轴的交点坐标表示标表示 ；b b的斜率的绝对值表示的斜率的
17、绝对值表示 ；两者的交点坐标表示；两者的交点坐标表示 该点和原点之该点和原点之间的矩形的面积表示间的矩形的面积表示UO I Im IEb当两个斜率大小相等时（即内、外电阻当两个斜率大小相等时（即内、外电阻相等时相等时) )图中矩形面积最大，即图中矩形面积最大，即 最大（最大（可以看出这时路端电压是电动势的一半可以看出这时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。，电流是最大电流的一半）。内阻大小内阻大小电源的电动势电源的电动势外电阻的大小外电阻的大小该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压电源的输出功率电源的输出功率电源的输出功率电源的输出功率 aM（
18、I I，U）1.1.在如图所示的在如图所示的U U- -I I图象中，直线图象中，直线I I为某一电路的路端电压与电流的为某一电路的路端电压与电流的关系图象，直线关系图象，直线IIII为某一电阻为某一电阻R R的伏安特性曲线。用该电源直接与的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻电阻R R相连组成闭合电路。由图象可知相连组成闭合电路。由图象可知( )( )A A电源的电动势为电源的电动势为3V3V，内阻为，内阻为0.5 0.5 B B电阻电阻R R的阻值为的阻值为11C C电源的输出功率为电源的输出功率为2W2WD D电源的效率为电源的效率为66.7%66.7%ABDABD2322325 . 011
19、2如图如图5所示的是甲、乙、丙三个电源的所示的是甲、乙、丙三个电源的UI图线，图线，甲和丙两图线平行，下列判断正确的是甲和丙两图线平行，下列判断正确的是 ( )A甲电源的电动势比乙大甲电源的电动势比乙大B乙电源的电动势和内阻都比丙电源大乙电源的电动势和内阻都比丙电源大C甲和丙电源的内阻相等甲和丙电源的内阻相等D甲电源内阻最大，丙电源内阻最小甲电源内阻最大，丙电源内阻最小 0IU甲甲丙丙乙乙图图5B C1.1.如图所示的实验电路当调节滑动变阻器如图所示的实验电路当调节滑动变阻器R R使电动机停使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50A 2.0V0
20、.50A 2.0V重重新调节新调节R R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为示数分别为2.0A2.0A和和24.0V24.0V，则这台电动机正常运转时的输，则这台电动机正常运转时的输出功率为（出功率为（ ）A A32W32WB B44W C44W C47W47WD D48W48W题型三、闭合电路中的功率计算题型三、闭合电路中的功率计算1 1、电动机的功率和效率计算、电动机的功率和效率计算2 2、电源的功率和效率的计算、电源的功率和效率的计算A2.2.如图所示，电源电动势如图所示，电源电动势E E=8V=8V，内电阻为，内电阻为r r=0
21、.5=0.5，“3V,3W”3V,3W”的灯泡的灯泡L L与电动机与电动机M M串联接在电源上，灯泡刚好串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R R0 0=1.5=1.5。下列说法正确的是。下列说法正确的是( )( )A A通过电动机的电流为通过电动机的电流为1.6A 1.6A B B电动机的效率是电动机的效率是62.5%62.5%C C电动机的输入功率为电动机的输入功率为1.5W 1.5W D D电动机的输出功率为电动机的输出功率为3W3WD1、当它们、当它们一切公式适用一切公式适用2、当它们除发热之外还有、当它们
22、除发热之外还有时，时，的电路的电路即：求解即：求解，其他电路照常用欧姆定律，其他电路照常用欧姆定律小结小结含有电解槽、电动机含有电解槽、电动机电路电路题型四、含容直流电路的分析与计算题型四、含容直流电路的分析与计算用到的知识点、方法、注意点的说明：用到的知识点、方法、注意点的说明：1 1、首先、首先弄清电路弄清电路结构（电容器稳定时为断路）结构（电容器稳定时为断路）2 2、知晓电容器、知晓电容器与谁并联与谁并联( (串联电阻串联电阻相当于相当于导线导线）就就为谁电压为谁电压，Q=CUQ=CU3 3、会、会分析分析电容器电容器两板电势高低两板电势高低，有时会出现，有时会出现先放电先放电再充电的情
23、形再充电的情形4 4、会分析、会分析电容器与电源断开电容器与电源断开后，后，电路结构电路结构5 5、会分析电容器中的电场应用问题、会分析电容器中的电场应用问题1 1如图所示电路，电容器板极水平放置，带电质点在电如图所示电路，电容器板极水平放置，带电质点在电容器间恰好静止，为使带电质点向上运动，可以（容器间恰好静止，为使带电质点向上运动，可以（ ）A.A.增大增大R R1 1 B. B.增大增大R R2 2C.C.增大增大R R3 3 D. D.增大增大R R4 4BC2 2如图所示电路中，如图所示电路中，C C2 2 = 2C = 2C1 1，R R2 2 = 2R = 2R1 1，下列说法正
24、确，下列说法正确的是（的是（ ）A A开关断开时，开关断开时， C C2 2的电量大于的电量大于C C1 1的电量的电量 B B开关断开时，开关断开时， C C1 1的电量大于的电量大于C C2 2的电量的电量C C开关接通时，开关接通时， C C2 2的电量大于的电量大于C C1 1的电量的电量D D开关接通时，开关接通时， C C1 1的电量大于的电量大于C C2 2的电量的电量A1 1、如图所示，电源的电动势和内电阻分别为、如图所示，电源的电动势和内电阻分别为E E、r r( (r rRR1 1),),要使电阻要使电阻R R1 1消耗的电功率最大，应把消耗的电功率最大，应把R R2 2的阻值调节到的阻值调节到 A A R R2 2= =R R1 1+ +r r B BR R2 2= =R R1 1- -r r C CR R2 2 = =r r D D R R2 2=0=0R1R2kE rD五、其他五、其他
