高中物理人教版 (新课标)选修31 电源和电流教案
展开[高二物理复习学案(共2课时)]
学案14.14 恒定电流
知 识 结 构
重点和难点
一、部分电路欧姆定律
1.部分电路欧姆定律的内容是什么?写出公式。
2.几个公式的含义
公式是欧姆定律,公式习惯上也称为欧姆定律.而公式是电阻的定义式,它表明了一种量度电阻的方法,绝不可以错误地认为“电阻跟电压成正比,跟电流成反比”,或认为“既然电阻是表示导体对电流的阻碍作用的物理量,所以导体中没有电流时导体就不存在电阻”.一定要明确公式的物理意义,不能不讲条件地说量与量之间的关系.
3.会应用欧姆定律分析和解决问题
欧姆定律是解决电路问题的基础.用部分电路欧姆定律解决问题无非牵涉U、I、R三个量之间的关系,解决问题时,第一要注意三个量之间的对应关系,这三个量一定属于同一段纯电阻电路,且这段电路中一定不含有电动势;第二要注意研究问题的过程中哪个量不变,另外两个量谁随谁变,怎么变,找不到不变量,就无法确定电路中各量如何变化.
4.知道欧姆定律的适用范围
欧姆定律是在金属导电的实验基础上总结出来的,对于电解液导电也适用,但对于气体导电和半导体导电就不适用了.
二、电阻定律
电阻定律的内容是什么?
用公式表示为:
注意:
1.物质的电阻率与温度有关,实验表明,温度越高,金属的电阻率就越大,因此,金属导体的电阻随温度的升高而增大.例如,白炽灯泡点亮时的灯丝电阻比不通电时要大很多倍,因为灯泡点亮后,灯丝温度升高,电阻率增大,电阻也随之增大.
2.导体的电阻由式定义,也可以利用其测量,但并不是由U和I决定的,而是由电阻定律决定的,即导体本身的性质决定的.
三、电功、电热、电功率
为了更清楚地看出各概念之间区别与联系,列表如下:
四、闭合电路欧姆定律
1.意义:
描述了包括电源在内的全电路中,电流强度I与电动势E、全电路中内电阻r与外电阻R之间的关系.
公式为:
常用的表达式还有:
2.电动势与路端电压的比较:
3.路端电压U随外电阻R变化的讨论
电源的电动势和内电阻是由电源本身的性质决定的,不随外电路电阻的变化而变化,而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而变化的.
①
U=E-Ir ②
当外电路断路时,
当外电路短路时,
路端电压随电流变化的图线(U-I图线)如图2所示.
由U=E-Ir可知,图线纵轴截距等于电源电动势E,若坐标原点为(0,0),则横轴截距为短路电流,图线斜率的绝对值等于电源的内电阻,即.
在解决路端电压随外电阻的变化问题时,由于E、r不变,先由①式判断外电阻R变化时电流I如何变化,再由②式判断I变化时路端电压U如何变化,因为在①、②式中除E和r都还分别有两个变量,①式中是外电阻R和电流I,②式中是电流I和路端电压U,这样可以讨论一个量随另外一个量的变化.有的同学试图用公式来讨论路端电压随外电阻的变化问题,但由于当外电阻R发生变化时电流I也发生变化,因此无法讨论路端电压U的变化情况.如外电阻R增大时,电流I减小,其乘积的变化无从判断.
4. 闭合电路中的几种电功率
由于在闭合电路中内、外电路中的电流都相等,因此由E=U+U'可以得到
IE=IU+IU' 或
式中IEt是电源将其它形式的能转化成的电能,IUt是电源输出的电能,即外电路消耗的电能,是电源内电阻上消耗的电能,等于,即内电阻上产生的热.与之相对应,IE是电源的总功率,IU是电源输出的电功率, 是内电阻上的焦耳热功率.一定要从能量转化和守恒的观点理解这几个功率的意义.
五、伏安法测电阻
伏安法测电阻的原理 ,测量电路可以有电流表 和电流表 两种方法,试画出这两种接法的电路图。
这两种接法均存在系统误差,误差情况分别是: 。
这两种接法选择的依据是什么?
例 题 精 选
【例1】实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象
来表示(考虑灯丝的电阻随温度的变化而变化):
分析:
【例2】某一电动机,当电压U1=10V时带不动负载,因此不转动,这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转,这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大?
分析:
【例3】 已知如图,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω,则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。
分析:
【例4】如图所示电路中,电阻R1=8Ω。当电键K断开时,电压表的示数为5.7V,电流表的示数为0.75A,电源总功率是9W;当电键K闭合时,电压表的示数为4V。若电键断开和闭合时电源内部损耗的电功率之比是9:16。求电源的电动势和电阻R2、R3。
解析:
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