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考前专题知识点复习6恒定电流 [复制链接]

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恒定电流知识点一电流、电动势、电阻定律

1.电流

(1)恒定电场:由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场,称为恒定电场.静电场中的电势、电势差及其与电场强度的关系等,在恒定电场中同样适用.

()恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流.

(3)电流的强弱程度用物理量电流表示.

若用I表示电流、q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量,则q=It,I为通过导体某横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值,I=q/t.

单位:国际单位制中,电流的单位为安培,简称安,符号为A,1A=1C/s.

(4)电流的微观表达式:对于金属导体有I=nqSv,其中n为单位体积内的自由电子个数,S为导线的横截面积,v为自由电子的定向移动速率,约10-5m/s,远小于电子热运动的平均速率m/s,更小于电场的传播速率3×m/s,这个公式只适用于金属导体.

(5)形成电流的条件:导体两端具有电压且存在可自由移动的电荷

(6)电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.在外电路,从电源正极(高电势点)流向电源负极(低电势点);在内电路,从电源负极(低电势点)流向电源正极(高电势点).

.电动势

(1)电源:从能量转化角度来看,电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置.

()电动势:

①电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量.电动势E定义为E=W/q,其中W表示移送电荷q时非静电力所做的功.

②电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.

③电动势的数值等于电源没有接入外电路时电源两端的电压,也等于电源接入外电路时电路中内外电压之和,即E=U外+U内.把电压表直接接在电源两端,只有当电压表的电阻非常大时,电流非常小,电源内电压非常接近于零,此时测出的电压才近似地等于电源电动势的数值.

(3)电源的内阻:电源内部的电阻称为电源的内阻

3.电阻定律

(1)电阻定律:同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比,导体电阻与构成它的材料有关.

R=ρl/S,其中,ρ是材料的电阻率

()电阻率ρ:纯金属的电阻率一般较小,合金的电阻率一般较大.材料的电阻率一般随温度的变化而变化.金属的电阻率随温度的升高而增大,可制成电阻温度计;有些合金(如锰钢合金和镍铜合金)的电阻率几乎不受温度变化的影响,可制成标准电阻.

(3)电阻定律反映了导体的电阻跟哪些因素有关,要注意,当导体为长方体时,电阻的长度是沿电流方向的长方体长度,而跟电流方向垂直的面积才是横截面积.

知识点二欧姆定律和串并联电路规律

1.部分电路欧姆定律

(1)电阻R表示导体对电流的阻碍作用.单位:欧姆,简称欧,符号Ω,1kΩ=Ω,1MΩ=Ω.

()部分电路欧姆定律:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.I=U/R.

适用于部分导体或部分电路.适用于金属导体和电解液,不适用于气体导电;适用于纯电阻电路,不适用于非纯电阻电路.应用欧姆定律须注意一一对应性.

(3)伏安特性曲线:通过导体中的电流跟加在两端的电压的关系图.如图所示,纵坐标表示电流、横坐标表示电压,图线1、是两个导体的伏安特性曲线.

.串并联电路

(3)电压表和电流表

①电流表内阻Rg,满偏电流Ig.电流表满偏时,两端电压Ug=IgRg.

②给电流表串联电阻改装成电压表,并联电阻改装成电流表,

3.简化电路

(1)原则:除去无电流支路;合并电势相等的点;理想导线任意长短;将理想电流表视为短路,理想电压表视为断路;在电压稳定时,将电容器视为断路;接地点视为电势为零的点,各个接地点认为是同一个点.

()方法:电流分支法;等势点法.

知识点三电功、电功率、焦耳定律

1.电功、电功率、电热

(1)电功:电功是电流所做的功,实质是电场力做的功,W=qU=UIt.

对纯电阻用电器:电功W=

对非纯电阻用电器:电功只能是W=UIt

()电功率:单位时间内电流做的功叫电功率,P=UI.

对纯电阻用电器:,对非纯电阻用电器:P=UI

(3)电热和焦耳定律

①焦耳定律:Q=IRt

对纯电阻用电器:,对非纯电阻用电器:Q=IRt

②发热功率:单位时间内的发热量称为发热功率,P=Q/t=IR.

.非纯电阻电路的能量转换

如果电路中用电器除了把电能转化为内能之外,还转化为其它形式的能量,如机械能、磁能、化学能等,则这样的电路称为非纯电阻电路。常见的如包含电动机、电解池等组件的电路就属于非纯电阻电路。在非纯电路中,电功在数值上等于电热与由电能转化成的其他形式能量之和。

(1)消耗总功率:P总=UI;

()损耗功率:P损=IR

(3)输出功率:P出=P总=P损

(4)效率:P出/P总

知识点四闭合电路欧姆定律

1.闭合电路欧姆定律

(1)闭合电路的欧姆定律:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比.

①表达式:,常用表达式还有:

E=U外+U内(电源的电动势等于内外电路电势降落之和),E=IR+Ir

U=E-Ir(路端电压表达式),

②适用条件:纯电阻电路.

()路端电压:电源外电路两端的电压,它也等于电源接入外电路时电源两端的电压.

①当外电阻R增大时,电流减小,路端电压U增大.当外电阻R减小时,电流变大,路端电压U减小.

②外电路断路时,路端电压等于电源的电动势,即U=E.外电路短路时,路端电压等于零,即U=0

③路端电压U与总电流I的关系:由U=E-Ir可知,当总电流I变大时,路端电压U减小.电流为零时(外电路断路),路端电压等于电源的电动势;电流为I=E/r时(外电路短路),路端电压为零.

路端电压与总电流间的关系,常用U-I图线表示,如图所示.

.电源的各种功率与效率

(1)电路中各种功率及其关系:电源的总功率P总=EI,电源的内耗功率P内=Ir=IU内,电源的输出功率P出=UI,这三者之间的关系为P总=P外+P内

()电源的最大输出功率

设外电路总电阻为R,内阻为r,电源电动势为E,则电源的输出功率为

P出

P出与R的关系可用如图所示的图象定性地表示.

由图象可知,对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻R1和R,由图象还可知:

当Rr时,R增大,则P出增大;

当Rr时,R增大,则P出减小;

当R=r时,P出最大,此时.

(3)电源的效率:电源的输出功率与总功率的比值.

①η=P出/P总=IU/IE=U/E,当路端电压增大时,电源效率增大.

②当整个电路为纯电阻电路时,,可见,外电路的总电阻R越大,电源效率越高.

③P出最大时,η=r/(r)=50%,并不大,要注意区分电源输出功率与效率这两个概念.

3.电路的动态分析

(1)程序法:按照电阻变化所引起的变化来一步一步分析,根据欧姆定律、串并联电路的关系等来分析。

()串反并同

4.含电容器的直流电路问题

(1)在电路稳定的情况下,含有电容器的支路中没有电流,视为断路,该支路中其他电阻两端不存在电势差,相当于一段导线,此时电容器两端的电压等于支路两端的电压.由于电路稳定时,电容器两极板间形成匀强电场,因而可以和带电粒子在板间的运动结合起来.

()在电路不稳定时电容器要进行充、放电,含电容器的支路中就存在电流.弄清楚电路结构,确定电容器两极板间电压及电压的变化,就可以计算出电容器的带电荷量或带电荷量的变化.

5.电路故障分析

(1)电路故障一般指的是发生短路或断路,常见的情况有导线断了、电阻器内部断路、灯泡断丝、接触不良等现象.

()仪器检测:

断路的表现是电流为零而电压不为零,可以用电压表测量某两点间的电压,若电压不为零,说明这两点与电源的连接完好,断路处应在该两点之间,采用此法逐步缩小范围就可以找到断路点;

短路的表现是电流不为零而电压为零,用电压表测量某两点间电压,如电压为零,说明这两点之间发生了短路.

(3)考题一般以选择题形式出现,可以采用排除法进行分析,即针对选项,假设故障在此,运用规律进行正向推理,看推理结果与题中描述的现象是否相符.另外,可以针对故障现象进行逆向推理找出故障发生处,这种做法难度较大,但对训练思维有利.

物理李老师physics

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