高中物理必修第三冊(cè)1電源和電流CATALOGUE目錄電源基本概念與性質(zhì)電流形成與方向電源類型及其特點(diǎn)閉合電路歐姆定律及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)中測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻生活中常見(jiàn)用電設(shè)備與安全用電常識(shí)01電源基本概念與性質(zhì)電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，它為電路提供持續(xù)的電壓，使電路中的電荷發(fā)生定向移動(dòng)形成電流。電源定義電源在電路中起著提供電能的作用，它維持電路兩端有持續(xù)的電壓，使電路中的電子發(fā)生定向移動(dòng)，從而形成持續(xù)的電流。電源作用電源定義及作用電動(dòng)勢(shì)定義電動(dòng)勢(shì)是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的本領(lǐng)的物理量。電動(dòng)勢(shì)使電源兩端產(chǎn)生電壓。在電路中，電動(dòng)勢(shì)常用E表示。單位是伏（V）。要點(diǎn)一要點(diǎn)二電動(dòng)勢(shì)方向在電源內(nèi)部，非靜電力把正電荷從負(fù)極板移到正極板時(shí)要對(duì)電荷做功，這個(gè)做功的物理過(guò)程是產(chǎn)生電源電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)。非靜電力所做的功，反映了其他形式的能量有多少變成了電能。因此在電源內(nèi)部，非靜電力做功的過(guò)程是能量相互轉(zhuǎn)換的過(guò)程。電源的電動(dòng)勢(shì)正是由此定義的，即非靜電力把正電荷從電源負(fù)極移到正極所需的功稱為電動(dòng)勢(shì)。電源電動(dòng)勢(shì)概念內(nèi)阻定義電源的內(nèi)阻是指電源內(nèi)部阻抗電荷流動(dòng)的阻力。在電源內(nèi)部，非靜電力把單位正電荷從負(fù)極移送到正極時(shí)所做的功稱為電動(dòng)勢(shì)，而內(nèi)阻則是阻礙這種移送的阻力。外阻定義電源的外阻是指電源外部的電阻，它阻礙著電流的流動(dòng)。在電路中，外阻的大小決定了電路中的電流大小以及電源的輸出功率。電源內(nèi)阻與外阻02電流形成與方向123金屬導(dǎo)體中的自由電荷，能夠自由移動(dòng)。自由電子導(dǎo)體兩端存在電壓時(shí)，自由電子發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流。定向移動(dòng)形成電流導(dǎo)體中電流的大小與自由電子定向移動(dòng)的速率無(wú)關(guān)，而與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻有關(guān)。電流大小與電子移動(dòng)速率無(wú)關(guān)導(dǎo)體中自由電子運(yùn)動(dòng)03電流方向與電子移動(dòng)方向的關(guān)系在金屬導(dǎo)體中，自由電子定向移動(dòng)的方向與電流方向相反。01正電荷定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较蛭锢韺W(xué)中規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颉?2負(fù)電荷定向移動(dòng)方向與電流方向相反負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向與電流方向相反。電流方向規(guī)定大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流，簡(jiǎn)稱直流。恒定電流交變電流正弦式交變電流大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流稱為交變電流，簡(jiǎn)稱交流。按正弦規(guī)律變化的交變電流稱為正弦式交變電流，簡(jiǎn)稱正弦交流電。030201恒定電流與交變電流03電源類型及其特點(diǎn)利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，具有體積小、重量輕、使用方便等特點(diǎn)。但容量有限，一般為一次性使用。可充電重復(fù)使用的化學(xué)電源，具有較高的能量密度和較長(zhǎng)的使用壽命。廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電動(dòng)車(chē)、UPS等領(lǐng)域。化學(xué)電源（如干電池、蓄電池）蓄電池干電池通過(guò)物理方法（如機(jī)械能、熱能等）轉(zhuǎn)換成電能的裝置。具有功率范圍大、效率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但需要外部能源驅(qū)動(dòng)。發(fā)電機(jī)利用光電效應(yīng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。具有環(huán)保、節(jié)能、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)。但受光照強(qiáng)度和時(shí)間影響，輸出不穩(wěn)定。太陽(yáng)能電池物理電源（如發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電池）各類電源性能比較物理電源通常具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率，而化學(xué)電源的效率相對(duì)較低。物理電源的使用壽命一般比化學(xué)電源長(zhǎng)，尤其是發(fā)電機(jī)等機(jī)械式電源。太陽(yáng)能電池等物理電源具有較好的環(huán)保性，而一些化學(xué)電源可能對(duì)環(huán)境造成污染。干電池等化學(xué)電源具有較好的便攜性，而一些物理電源如發(fā)電機(jī)則較為笨重。能量轉(zhuǎn)換效率使用壽命環(huán)保性便攜性04閉合電路歐姆定律及應(yīng)用

閉合電路歐姆定律表述閉合電路歐姆定律內(nèi)容在閉合電路中，電流與電阻成反比，與電壓成正比。公式表達(dá)I=U/R，其中I為電流，U為電壓，R為電阻。適用范圍適用于純電阻電路，即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。串聯(lián)電路特點(diǎn)01電流處處相等，總電壓等于各電阻兩端電壓之和。并聯(lián)電路特點(diǎn)02各支路兩端電壓相等，總電流等于各支路電流之和。串聯(lián)和并聯(lián)電路中的電阻關(guān)系03串聯(lián)電路總電阻等于各電阻之和，并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和。串聯(lián)和并聯(lián)電路分析將復(fù)雜電路中的電源和電阻進(jìn)行等效變換，簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的串并聯(lián)電路。等效電源法選取電路中某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，求出其他各點(diǎn)相對(duì)于參考點(diǎn)的電壓，從而簡(jiǎn)化電路分析過(guò)程。節(jié)點(diǎn)電壓法針對(duì)平面電路，選取網(wǎng)孔作為獨(dú)立回路，以網(wǎng)孔電流為未知量列寫(xiě)方程求解。網(wǎng)孔電流法復(fù)雜電路簡(jiǎn)化方法05實(shí)驗(yàn)中測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻閉合電路歐姆定律電源電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓，在閉合電路中電源兩極間的電壓是路端電壓，小于電源電動(dòng)勢(shì)，用電壓表測(cè)得電源兩極間的電壓值略小于電動(dòng)勢(shì)。伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻原理通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)改變電源的端電壓，從而獲得多組數(shù)據(jù)，作出U-I圖像，圖像與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)，圖像斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻。伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻原理注意事項(xiàng)為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(guò)一段時(shí)間的1號(hào)電池。干電池在大電流放電時(shí)，電動(dòng)勢(shì)E會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電不宜超過(guò)0.3A，短時(shí)間放電不得超過(guò)0.5A。因此，實(shí)驗(yàn)中不要將R調(diào)得過(guò)小，讀電表要快，每次讀完立即斷電。實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng)及誤差分析實(shí)驗(yàn)中一般不允許把電流表直接接在電源的兩極上。這是因?yàn)殡娏鞅砭哂幸欢ǖ膬?nèi)阻，測(cè)量時(shí)電池內(nèi)會(huì)有較大的電流通過(guò)，長(zhǎng)時(shí)間這樣操作，電池會(huì)很快發(fā)熱而且損壞。實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng)及誤差分析由于電壓表和電流表內(nèi)阻的影響以及讀數(shù)時(shí)產(chǎn)生的誤差。偶然誤差由于電壓表內(nèi)阻的分流作用，使電流表測(cè)得的電流值小于流過(guò)電源的電流值，且隨著U越大，該誤差越大；當(dāng)U趨近于零時(shí)，該誤差趨近于零。因此用畫(huà)U-I圖線求E、r時(shí)，要求多測(cè)幾組I、U值，且要求各組數(shù)據(jù)有較大變化，然后選出幾組較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)作圖。系統(tǒng)誤差實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng)及誤差分析數(shù)據(jù)處理：將實(shí)驗(yàn)中得到的多組電壓U和電流I的值代入閉合電路歐姆定律表達(dá)式E=U+Ir中，即可求出多組E、r值。若實(shí)驗(yàn)測(cè)得的E、r值隨U的減小而增大，說(shuō)明電壓表的內(nèi)阻分流作用顯著，采用圖像法處理數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差。根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)得出一條直線，若實(shí)驗(yàn)得出的U-I圖線是向下彎曲的曲線，說(shuō)明電池的內(nèi)阻在增大。結(jié)果分析數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析06生活中常見(jiàn)用電設(shè)備與安全用電常識(shí)照明設(shè)備電動(dòng)設(shè)備電熱設(shè)備娛樂(lè)設(shè)備家庭用電設(shè)備介紹01020304包括白熾燈、熒光燈、LED燈等，用于提供室內(nèi)照明。如電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、電冰箱等，利用電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。如電熱水器、電烤箱、電暖氣等，將電能轉(zhuǎn)化為熱能。如電視機(jī)、音響、電腦等，用于娛樂(lè)和獲取信息。安全用電原則與措施安全用電原則不接觸低壓帶電體，不靠近高壓帶電體；更換燈泡、搬動(dòng)電器前應(yīng)斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)。安全用電措施使用符合安全標(biāo)準(zhǔn)的電器和插座；不亂拉亂接電線；電器使用完后應(yīng)拔掉電源插頭；不用濕手觸碰電器