高中物理恒定電流知識點

2016-07-03 16:17:24 　來源：網(wǎng)絡(luò)整理

　　方向不隨時間而改變的電流叫直流，方向和大小都不隨時間改變的電流，恒定電流屬于直流電。恒定電流由恒定電場產(chǎn)生，同時，也產(chǎn)生恒定磁場，但恒定電場與恒定磁場的場量是相互獨立的.由于恒定電場的作用，導(dǎo)體中的自由電荷定向運動的速率增加;而運動過程中會與導(dǎo)體內(nèi)部不動的粒子碰撞從而減速，因此自由電荷的平均速率不隨時間變化。恒定電流的概念：大小、方向都不隨時間變化的電流。

　　一、電流

　　(1)定義：電荷的定向移動形成電流。(2)電流的方向：規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向。

　　在外電路中電流由高電勢點流向低電勢點，在電源的內(nèi)部電流由低電勢點流向高電勢點(由負極流向正極)。

　　二、電流強度

　　(1)定義：通過導(dǎo)體橫截面的電量跟通過這些電量所用時間的比值，I=q/t

　　(2)在國際單位制中電流的單位是安。1mA=10-3A，1μA=10-6A

　　(3)電流強度的定義式中，如果是正、負離子同時定向移動，q應(yīng)為正負離子的電荷量和。

　　(4)電流強度：I=q/t{I:電流強度(A)，q:在時間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫載面的電量(C)，t:時間(s)｝

　　三、電阻

　　(1)定義：導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體中的電流的比值叫導(dǎo)體的電阻。

　　(2)定義式：R=U/I，單位：Ω

　　(3)電阻是導(dǎo)體本身的屬性，跟導(dǎo)體兩端的電壓及通過電流無關(guān)。

　　(4)電阻定律：R=ρL/S{ρ:電阻率(Ω?m)，L:導(dǎo)體的長度(m)，S:導(dǎo)體橫截面積(m2)｝

　　四、電阻定律

　　(1)內(nèi)容：在溫度不變時，導(dǎo)體的電阻R與它的長度L成正比，與它的橫截面積S成反比。

　　(2)公式：R=ρL/S。(3)適用條件：①粗細均勻的導(dǎo)線;②濃度均勻的電解液。

　　五、電阻率

　　反映了材料對電流的阻礙作用。

　　(1)有些材料的電阻率隨溫度升高而增大(如金屬);有些材料的電阻率隨溫度升高而減小(如半導(dǎo)體和絕緣體);有些材料的電阻率幾乎不受溫度影響(如錳銅和康銅)。

　　(2)半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，而且電阻隨溫度的增加而減小，這種材料稱為半導(dǎo)體，半導(dǎo)體有熱敏特性，光敏特性，摻入微量雜質(zhì)特性。

　　(3)超導(dǎo)現(xiàn)象：當溫度降低到少有零度附近時，某些材料的電阻率突然減小到零，這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象，處于這種狀態(tài)的物體叫超導(dǎo)體。

　　六、電功和電熱

　　(1)電功和電功率：

　　電流做功的實質(zhì)是電場力對電荷做功。電場力對電荷做功，電荷的電勢能減少，電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。因此電功W=qU=UIt，這是電功普遍適用的公式。

　　單位時間內(nèi)電流做的功叫電功率，P=W/t=UI，這是電功率普遍適用的公式。

　　W=UIt，P=UI{W:電功(J)，U:電壓(V)，I:電流(A)，t:時間(s)，P:電功率(W)

　　電源總動率、電源輸出功率、電源效率：P總=IE，P出=IU，η=P出/P總{I:電路總電流(A)，E:電源電動勢(V)，U:路端電壓(V)，η：電源效率｝

　　(2)焦耳定律：Q=I2Rt，式中Q表示電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，單位是J。焦耳定律無論是對純電阻電路還是對非純電阻電路都是適用的。焦耳定律：Q=I2Rt{Q:電熱(J)，I:通過導(dǎo)體的電流(A)，R:導(dǎo)體的電阻值(Ω)，t:通電時間(s)｝

　　(3)電功和電熱的關(guān)系

　�、偌冸娮桦娐废牡碾娔苋哭D(zhuǎn)化為熱能，電功和電熱是相等的。所以有W=Q，UIt=I2Rt，U=IR(歐姆定律成立)， ②非純電阻電路消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為熱能，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能。所以有W>Q，UIt>I2Rt，U>IR(歐姆定律不成立)。

　　七、串并聯(lián)電路

　　電路的串/并聯(lián) 串聯(lián)電路(P、U與R成正比) 并聯(lián)電路(P、I與R成反比)

　　電阻關(guān)系(串同并反) R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+

　　電流關(guān)系 I總=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+

　　電壓關(guān)系 U總=U1+U2+U3+ U總=U1=U2=U3

　　功率分配 P總=P1+P2+P3+ P總=P1+P2+P3+

　　八、電動勢

　　(1)物理意義：反映電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量。例如一節(jié)干電池的電動勢E=15V，物理意義是指：電路閉合后，電流通過電源，每通過1C的電荷，干電池就把15J的化學能轉(zhuǎn)化為電能。

　　(2)大�。旱扔陔娐分型ㄟ^1C電荷量時電源所提供的電能的數(shù)值，等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓，在閉合電路中等于內(nèi)外電路上電勢降落之和E=U外+U內(nèi)。

　　九、閉合電路歐姆定律

　　(1)內(nèi)容：閉合電路的電流強度跟電源的電動勢成正比，跟閉合電路總電阻成反比。

　　(2)表達式：I=E/(R+r)

　　(3)總電流I和路端電壓U隨外電阻R的變化規(guī)律

　　當R增大時，I變小，又據(jù)U=E-Ir知，U變大。當R增大到∞時，I=0，U=E(斷路)。

　　當R減小時，I變大，又據(jù)U=E-Ir知，U變小。當R減小到零時，I=Er，U=0(短路)。

　　(4)閉合電路歐姆定律：I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U內(nèi)+U外

　　{I:電路中的總電流(A)，E:電源電動勢(V)，R:外電路電阻(Ω)，r:電源內(nèi)阻(Ω)｝

　　十、路端電壓隨電流變化關(guān)系圖像

　　U端=E-Ir。上式的函數(shù)圖像是一條向下傾斜的直線�？v坐標軸上的截距等于電動勢的大小;橫坐標軸上的截距等于短路電流I短;圖線的斜率值等于電源內(nèi)阻的大小。

　　十一、閉合電路中的三個功率

　　(1)電源的總功率：就是電源提供的總功率，即電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率，也叫電源消耗的功率P總=EI。

　　(2)電源輸出功率：整個外電路上消耗的電功率。對于純電阻電路，電源的輸出功率。

　　P出=I2R=[E/(R+r)]2R，當R=r時，電源輸出功率較大，其較大輸出功率為Pmax=E2/4r

　　(3)電源內(nèi)耗功率：內(nèi)電路上消耗的電功率P內(nèi)=U內(nèi)I=I2r

　　(4)電源的效率：指電源的輸出功率與電源的功率之比，即η=P出/P總=IU/IE=U/E。

　　十二、電阻的測量

　　原理是歐姆定律。因此只要用電壓表測出電阻兩端的電壓，用安培表測出通過電流，用R=U/I即可得到阻值。

　�、賰�(nèi)、外接的判斷方法：若Rx大大大于RA，采用內(nèi)接法;Rx小小小于RV，采用外接法。②滑動變阻器的兩種接法：分壓法的優(yōu)勢是電壓變化范圍大;限流接法的優(yōu)勢在于電路連接簡便，附加功率損耗小。當兩種接法均能滿足實驗要求時，一般選限流接法。當負載RL較小、變阻器總阻值較大時(RL的幾倍)，一般用限流接法。但以下三種情況必須采用分壓式接法：

　　a.要使某部分電路的電壓或電流從零開始連接調(diào)節(jié)，只有分壓電路才能滿足。

　　b.如果實驗所提供的電壓表、電流表量程或電阻元件允許較大電流較小，采用限流接法時，無論怎樣調(diào)節(jié)，電路中實際電流(壓)都會超過電表量程或電阻元件允許的較大電流(壓)，為了保護電表或電阻元件免受損壞，必須要采用分壓接法電路。

　　c.伏安法測電阻實驗中，若所用的變阻器阻值遠小于待測電阻阻值，采用限流接法時，即使變阻器觸頭從一端滑至另一端，待測電阻上的電流(壓)變化也很小，這不利于多次測量求平均值或用圖像法處理數(shù)據(jù)。為了在變阻器阻值遠小于待測電阻阻值的情況下能大范圍地調(diào)節(jié)待測電阻上的電流(壓)，應(yīng)選擇變阻器的分壓接法。

　　伏安法測電阻

　　電流表內(nèi)接法：電流表外接法：

　　電壓表示數(shù)：U=UR+UA 電流表示數(shù)：I=IR+IV

　　Rx的測量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真 Rx的測量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)

　　選用電路條件Rx>>RA [或Rx>(RARV)1/2] 選用電路條件Rx<

　　歐姆表測電阻

　　(1)電路組成 (2)測量原理

　　兩表筆短接后,調(diào)節(jié)Ro使電表指針滿偏，得

　　Ig=E/(r+Rg+Ro)

　　接入被測電阻Rx后通過電表的電流為

　　Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)

　　由于Ix與Rx對應(yīng)，因此可指示被測電阻大小