1、第二章、恒定電流知識點一、導(dǎo)體中的電場和電流1. 導(dǎo)線中的電場形成因素：是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。方向：導(dǎo)線與電源連通后，導(dǎo)線內(nèi)很快形成了沿導(dǎo)線方向的恒定電場。性質(zhì)：導(dǎo)線中恒定電場的性質(zhì)與靜電場的性質(zhì)不同。恒定電場：導(dǎo)線內(nèi)的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管導(dǎo)線中的電荷在運動，但有的流走，另外的又來補充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也不會隨時間變化。這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場稱為恒定電場。2. 電流導(dǎo)體形成電流的條件：要有自由電荷導(dǎo)體兩端形成電壓。（2）電流定義：通過導(dǎo)體橫截面的電量跟這些電荷量所用時間的比值叫電流。公式：7（A）=竺

2、二凈）電流是標量俱有方向，規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向（或與負電荷定向移動的方向相反）。單位：A,lA=103mA=106uA恒定電流：大小方向不隨時間的變化而變化的電流.我們生活中能使電器正常的電流就是恒定電流；電流微觀表達式：1=nqvs,n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是每個自由電荷電荷量，s是導(dǎo)體的橫截面積，v是自由電荷的定向移動速率。（適用于金屬導(dǎo)體）說明：導(dǎo)體中三種速率（定向移動速率非常小約10'm/s,無規(guī)律的熱運動速率較大約10Ms,電場傳播速率非常大為光速例如電路合上電鍵遠處的電燈同時亮）例1.某電解池中，若在2s內(nèi)各有1.0X1019個二價正離子和2.0X10

3、19個一價負離子通過某截面，那么通過這個截面的電流是（）.A. 0B.0.8AC.1.6AD.3.2A解析：電荷的定向移動形成電流，但“+”“一”電荷同時向相反方向定向移動時，通過某截面的電量應(yīng)是兩者絕對值的和。故由題意可知，電流由正、負離子足向運動形成，則在2s內(nèi)通過截面的總電量應(yīng)為：q=l.6X10-19X2X1.0X1019C+1.6X10-19X1X2.0X1019C=6.4C»根據(jù)電流的定義式得:I二q/t=6.4/2=3.2A例2.有一橫截面積為s的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流強度為I；設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個自由電子，電子的電量為e,此電子的定向移動速率為v,在時間內(nèi)，通過

4、導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)可表示為（）A. nvsAtB.nvAtC.IAt/eD.IAt/se解析：因為I=q/At,所以q=IAt自由電子數(shù)目為：N=q/e=IAt/e,則選項C正確。又因為電流強度的微觀表達式為I=nev-s,所以自由電子數(shù)目為N=q/e=IAt/e二nevsAt/e二nvsAt則選項A正確。例3.關(guān)于電源的作用，下列說法正確的是（）A. 電源的作用是能為電流提供自由電子B. 電源的作用是使導(dǎo)體中形成電場C. 電源的作用是能夠保持導(dǎo)體兩端的電壓D. 電源的作用是使自由電荷定向移動起來（BCD）例4.下列敘述正確的是（）A. 導(dǎo)體中電荷運動就形成電流B. 電流的國際單位是安培C

5、. 因為電流強度有方向，所以電流強度是矢量D. 導(dǎo)體中有電流通過時，導(dǎo)體內(nèi)部場強不為零（BD）例5.關(guān)于電流的方向，下列說法正確的是（）A. 在金屬導(dǎo)體中，電流的方向是自由電子定向移動的方向B.在電解液中，電流的方向為負離子定向移動的方向C. 無論在何種導(dǎo)體中，電流的方向都與負電荷定向移動的方向相反D. 在電解液中，由于是正負電荷定向移動形成的電流，所以電流有兩個方向（C）例題6.關(guān)于電流的說法正確的是（）A. 根據(jù)I二q/t可知，I與q成正比B. 如果在任何相等時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流C. 電流強度是一個標量，其方向是沒有意義的D. 電流強度的單位“安培”是

6、國際單位制中的基本單位（BD）二、電動勢1. 物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)的大小的物理量，它由電源本身的性質(zhì)決定。（比如一節(jié)干電池電壓是1.5V,不管接什么樣的電路他的電壓都是1.5V,干電池是將化學能轉(zhuǎn)換為電能，電能在導(dǎo)線中形成電場！）2. 大小（在數(shù)值上等于） 在電源內(nèi)部把1C的正電荷在從負極送到正極非靜電力所做的功。 電源沒有接入電路時兩極間的電壓。 在閉合電路中內(nèi)外電勢降落之和。3. 電動勢的符號是E,國際單位是伏特：是一個標量，但有方向（？），電動勢的方向在電源內(nèi)部由負極指向正極。4. 電源內(nèi)阻：電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的，所以也有電阻，這個電阻叫電源內(nèi)阻。對同一種

7、電池來說，體積越大，電池的容量越大，其內(nèi)阻越小。電池的內(nèi)阻在使用過程中變化很大。例1:有一電流表零刻度在表盤中央，已知電流從正接線柱流入，從負接線柱流出時，電流表指針向右偏，現(xiàn)將該電流表接入如圖12-2-1所示電路，合上開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表指針向左偏，試判斷電源的正、負極。例2：關(guān)于電源的電動勢，下而說法正確的是（）A. 電動勢是表征電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量B. 電動勢在數(shù)值上等于電路中通過1C電量時電源提供的能量C. 電源的電動勢跟電源的體積有關(guān)，跟外電路有關(guān)D. 電動勢有方向，因此電動勢是矢量（AB）例3.沿閉合電路移動單位電荷繞行一周，其所需能量決定于（）A.電流B.外電路的

8、電阻C.內(nèi)外電路的電阻D.電源電動勢（D）三、電阻、電阻率1. 電阻定律：同種材料的導(dǎo)體，其電阻與它的長度成正比與它的橫截面積成反比，導(dǎo)體的LR=p電阻還與構(gòu)成它的材料及溫度有關(guān)，電阻的定義式：S（注意與表達式公式R=U/I區(qū)別，后者是用來計算，前者是用來決定電阻的大小的）。如果以上信息確定，那么電阻的大小是不變的。2. 電阻率：上式中的比例系數(shù)P（單位是Qm）,它與導(dǎo)體的材料溫度有關(guān)，是表征材料導(dǎo)電性質(zhì)的一個重要的物理量。常溫下（25-26C。）材料電阻率（Qm）（1）銀1.65X10-8（2）銅1.75X10-8金2.40X10-8鋁2.83X10-8（5鴇5.48X10-8（6）鐵9.7

9、8X10-8有些金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而變大可以做電阻溫度計用，半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小，有些合金的電阻率不受溫度影響。3. 電阻的測量：（1）伏安法測電阻的兩種電路形式（如圖所示）（a）電流表內(nèi)接法由于電流表的分壓作用，電阻的測量值比真實值偏大，適合測量大電阻（b）電流表外接法由于電壓表流的分流作用，電阻的測量值比真實值偏小適合測量小電阻®HSh-i-氏xAx（a）（b）經(jīng)驗總結(jié)：(1)若般選電流表的內(nèi)接法若爻，一般選電流a外接法。七R,四、伏安特性曲線：1. 定義：導(dǎo)體的電流隨電壓變化的關(guān)系曲線叫做伏安特性曲線。如圖所示2. 意義：斜率的倒數(shù)表示電阻。3. 對于金屬

10、、電解液在不考慮溫度的影響時其伏安特性曲線是過原點的傾斜的直線，這樣的導(dǎo)體叫線性導(dǎo)體，否則為非線性導(dǎo)體。五、歐姆定律1. 內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟它的電阻R成反比。2. 公式：R二U/I電阻：表征導(dǎo)體對電流阻礙作用的物理量。符號常用R表示，電阻的單位：歐姆，簡稱歐，符號是C,1Q=1V/A,常用單位還有千歐(kQ)和兆歐(MQ),lMQ=103kQ=106Qo3, 適用條件：適用與金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電，對氣體導(dǎo)體和半導(dǎo)體元件并不適用。4. 導(dǎo)體的伏安特性曲線：用橫坐標表示測的導(dǎo)體兩端的電壓為U,縱坐標表示導(dǎo)體流過的電流I，畫出的I-U關(guān)系圖線。如圖12-31所示。圖線斜

11、率的物理意義：斜率的倒數(shù)表示電阻，即tan«=I/U=l/R線性元件：伏安特性曲線是直線的電學元件，適用于歐姆定律。非線性元件：伏安特性曲線不是直線的電學元件，不適用于歐姆定律。例1.電路中有一段導(dǎo)體，給它加上3V的電壓時，通過它的電流為2mA,可知這段導(dǎo)體的電阻為。：如果給它加上2V的電壓，則通過它的電流為mA：如果在它兩端不加電壓，它的電阻為Q。例2：關(guān)于電流和電阻，下列說法中正確的是()A. 電流的方向與導(dǎo)體中電荷的定向移動方向相同B. 金屬導(dǎo)體溫度升高時，由于自由電子的熱運動加劇，所以電流增大C. 由R二U/I可知，I一定時，導(dǎo)體的電阻R與U成正比，U與I成反比D. 對給定的

12、電阻，比值U/I是一個定值，反映導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)D例3.兩電阻Rl、R2的I-U圖線如圖12-3-3所示，由圖可知兩電阻的大小之比Rl：R2=O當通過兩個電阻的電流相等時，兩個電阻兩端的電壓之比U1:U2=o當加在兩個電阻上的電壓相等時，通過它們的電流之比11:12=o例4.兩電阻Rl、R2的U-I圖線如m12-3-4所示，由圖可知兩電阻的大小之比Rl：R2=。當通過兩個電阻的電流相等時，兩個電阻兩端的電壓之比U1:U2=。當加在兩個電阻上的電壓相等時，通過它們的電流之比11:12=.圖1236對比例題三和例題四的區(qū)別？例4.小燈泡的伏安特性曲線如圖12-3-6中的AB段(曲線)所示，由圖可

13、知，燈絲的電阻因溫度的影響改變了Q.六、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路1. 串聯(lián)電路的基本特點：(1) 電路中各處的電流相等，即Il=I2=In；(2) 電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和，即Ukl+U2+,+Un串聯(lián)電路的重要性質(zhì)：(1) 總電阻：R=Rl+R2+,+Rn：(2) 電壓分配：Ul/Rl=U2/R2=Un/Rn,2. 并聯(lián)電路的基本特點：（1）電路中各支路兩端的電壓相等，即U1二U2二,二Un。（2）電路的總電流等于各支路電流之和，即I二11+12+,In。并聯(lián)電路的重要性質(zhì)：（1）總電阻:；推論：并聯(lián)總電阻小于任一支路電阻： 任一支路電阻增大，總電阻增大；反之，減小。（2）電流分

14、配：IlRl=I2R2=InRn=Uo3. 含有電容器的直流電路的分析方法： 電路穩(wěn)定時，電容器是斷路的，其兩端電壓等于所并聯(lián)的電路兩端的電壓：（可以看作是沒有電流，有電壓，即為一個電壓表！） 電路的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充（放）電；如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電：如果電壓降低，電容器將通過與它并接的電路放電。（電容器通直流阻交流）4. 電流表改裝成電壓表：電壓表是由小量程的電流表串聯(lián)一定的分壓電阻所組成。為了計算分壓電阻，需要測定電流表的兩個基本參數(shù)，即,額定電流和內(nèi)阻。如何使電壓表量程增大：用串聯(lián)一個電阻分壓的原理來改裝小電壓表，擴大量程。串聯(lián)的電阻大小根據(jù)所分擔的電壓來

15、計算即R串二（C-IgRg）/Igo電流表改裝電壓表：電壓表兩端串聯(lián)一個大電阻5. 電流表改裝成電流表并聯(lián)一個分流電阻R電流表改裝電流表：并聯(lián)一個小電阻。思考：電流表不能夠并聯(lián)嗎？為什么這里的電表G是G,而不是A,為什么這里可以并聯(lián)？例1如圖12-4-2所示，A、B兩端電壓不變，將變阻器R2的滑動端P向左移動，B、C間的等效電阻將,電阻R1上的電壓將，燈泡L會。圖1245圖1242例2：如1245所示，M、N兩點間電壓為18V,Rl=6Q,R2=3Q,Cl=6uF,C2=3uF：當電鍵K斷開時，A、B兩點間的電壓UAB為伏，當K閉合時，電容器Cl的電量為草例3.把“1.5V,0.3A”的電珠接

16、到6V電源上，為使正常發(fā)光，需串聯(lián)一個。的電阻例4：一個分壓電阻為R,串聯(lián)到電壓表上，使電壓表的量程擴大為原來的n倍，另一個分壓電阻R：串聯(lián)到同一電壓表上，量程擴大到原來的m倍，如果把這兩個電阻并聯(lián)之后再串聯(lián)到電壓表上，此時電壓表的量程擴大了幾倍？解析:設(shè)原電壓表的內(nèi)阻為R”原來的量程為U,滿偏電流為I,則有：U=IRv串聯(lián)上分壓電阻R1時，有：I(R,+R、.)=nU串聯(lián)上分壓電阻&時，有：I(R：+Rv)=mURLR2并聯(lián)后再串聯(lián)到電壓表上時，有:IRlR2/(Rl+R2)+RV=kU把I=U/Rv代入得:Ri=(n-1)Rv,R=(m-1)R、，RR/(RK&)=(k-l

17、)R、由以上方程可解得:k=(mn-1)/(m+n2)七、電功和電功率、焦耳定律1. 電功：在電路中，導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動而形成電流，在此過程中電場力對自由電荷做功，在一段電路中電場力所做的功，用W二Uqklt來計算。2. 電功率：單位時間內(nèi)電流所做的功，P=W/t=UI3. 焦耳定律：電流流過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，有Q-I'Rt來計算八、閉合電路的歐姆定律1. 主要物理量。研究閉合電路，主要物理量有E、r、R、I、U,前兩個是常量，后三個是變量。閉合電路歐姆定律的表達形式有：(1)E=U料二方F2)1=(八次間關(guān)系)&+r(3) U=E-Jr(U、/間關(guān)系)

18、(4) U=ER間關(guān)系)R+尸Uk從（3）式看出：當外電路斷開時（I二0）,路端電壓等于電動勢。而這時用電壓表去測量時，讀數(shù)卻應(yīng)該略小于電動勢（有微弱電流）。當外電路短路時（R二0,因而U二0）電流最大為Im=E/r（一般不允許出現(xiàn)這種情況，會把電源燒壞）。2. 電源的功率和效率。功率：電源的功率（電'源的總功率）牛日 電源的輸出功率Pb=L7 電源內(nèi)部消耗的功率Pr電源的效率；=5=乏=工（最后一個等號只適用于純龜P£ER+r阻電路）E：RmZ：E'P=2-；電源的輸出功率R+r,*（丑+'"4r可見電源輸出功率隨外電阻變化的E1P=圖線如圖所示，

19、而當內(nèi)外電阻相等時，電源的輸出功率最大為：4r3. 變化電路的討論。閉合電路中只要有一只電阻的阻值發(fā)生變化，就會影響整個電路，使總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。討論依據(jù)是：閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串聯(lián)電路的電壓關(guān)系、并聯(lián)電路的電流關(guān)系。1=以右圖電路為例：設(shè)R1增大，總電阻一定增大：由I一定減小：由U=E-Ir,U-定增大；因此U4、14一定增大：由13=I-I4,13、U3一定減小：由U2二U-U3,U2、12定增大：由11=13-12,II一定減小。總結(jié)規(guī)律如下： 總電路上R增大時總電流I減小，路端電壓U增大； 變化電阻本身和總電路變化規(guī)律相同： 和變化電阻有串聯(lián)關(guān)系（

20、通過變化電阻的電流也通過該電阻）的看電流（即總電流減小時，該電阻的電流、電壓都減小）； 和變化電阻有并聯(lián)關(guān)系的（通過變化電阻的電流不通過該電阻）看電壓（即路端電壓增大時，該電阻的電流、電壓都增大）。4. 閉合電路的U-I圖象。U=E-Ir（貝/間關(guān)系）5. 滑動變阻器的兩種特殊接法。在電路圖中，滑動變阻器有兩種接法要特別引起重視：右圖電路中，當滑動變阻器的滑動觸頭P從a端滑向b端的過程中，到達中點位置時外電阻最大，總電流最小。所以電流表A的示數(shù)先減小后增大：可以證明：A1的示數(shù)一直減小，而A2的示數(shù)一直增大。Rx（1）（2）右圖電路中，設(shè)路端電壓U不變。當滑動變阻器的滑動觸頭P從a端滑向b端的

21、過程中，總電阻逐漸減小；總電流I逐漸增大；RX兩端的電壓逐漸增大，電流IX也逐漸增大（這是實驗中常用的分壓電路的原理）：滑動變阻器r左半部的電流I先減小后增大例題：一個T型電路如圖所示，電路中的電R1=UOR2=120,R3=40.另有一測試電源，電動勢為100V,內(nèi)阻忽略不計。則A. 當cd端短路時，ab之間的等效電阻是40B. 當ab端短路時，cd之間的等效電阻是40C. 當ab兩端接通測試電源時，cd兩端的電壓為80VD. 當cd兩端接通測試電源時，ab兩端的電壓為80V【答案】AC.例題：電路的動態(tài)變化問題£如圖電路中，當滑動變阻器的滑片P向上端a滑動過程中，兩表的示數(shù)情況為

22、（）A.電壓表示數(shù)增大，電流表示數(shù)減少B.電壓0、表示數(shù)減少，電流表示數(shù)增大D.兩電表示數(shù)都減少C.兩電表示數(shù)都增大【答案】A4. 電功和電功率圖8B.WW.Q=QX1XCw】5”Qx<Q2D,Wy<W2,QQ2如圖8所示，電阻R和電動機M串連接到電路中，且電阻R和電動機M線圈的電阻相等，接通電鍵后，電動機正常工作，設(shè)電阻R和電動機M兩端的電壓分別為U1和U2。經(jīng)過時間t,電流通過電阻R所做的功為1W,產(chǎn)生的熱量為1Q：而電流通過電動機M所做的功為2W,產(chǎn)生的熱量為2Q。則有（）【答案】AD九、測定電源的電動勢和內(nèi)阻1. 實驗?zāi)康模簻y定電池的電動勢和內(nèi)電阻。©圖I2. 實

23、驗原理如圖1所示，改變R的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組I、U值，利用閉合電路的歐姆定律求出幾組E、r值，最后分別算出它們的平均值。此外，還可以用作圖法來處理數(shù)據(jù)。即在坐標紙上以I為橫坐標，U為縱坐標,用測出的幾組I、U值畫出I圖象（如圖2）所得直線跟縱軸的交點即為電動勢E值，圖線斜率的絕對值即為內(nèi)電阻r的值。3. 實驗器材待測電池,電壓表（0-3V）,電流表（0-0.6A）,滑動變阻器（10Q）,電鍵,導(dǎo)線。4.實驗步驟電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按電路圖連接好電路。（2）把變阻器的滑動片移到一端使阻值最大。閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)（II、U1）,

24、用同樣方法測量幾組I、U的值。（4）打開電鍵，整理好器材。處理數(shù)據(jù)，用公式法和作圖法兩種方法求出電動勢和內(nèi)電阻的值。5. 注意事項為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過一段時間的1號干電池。干電池在大電流放電時，電動勢E會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大，故長時間放電不宜超過0.3A,短時間放電不宜超過0.5A。因此，實驗中不要將I調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電要；則出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范困要大些，用方程組求解時，要將測出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組，第2和第5為一組，第3和第6為一組，分別解出E、r值再平均。畫I圖線時，要使較多的點落在這條直線上或使各點均勻分布在直線的兩側(cè)。個別偏離直線太遠的點可舍去不予考慮。這樣，就可使偶然誤差得到部分的抵消，從而提高精確度。干電池內(nèi)阻較小時路端電壓U的變化也較小，即不會比電動勢小很多，這時，在畫U-I圖線時，縱