高中物理恒定电流复习课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,恒定电流复习,一、电流,1,、性质：标量,大小：,I,Q/t,表示单位时间内通过导体横截面的电量,2,、方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,导体中电流方向：从电势高处流向电势低处,电源：内部从电势低处流向电势高处,外部从电势高处流向电势低处,3.,对于金属导体有,I=nqvS,(,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,105m/s,更小于电场的传播速率,3108m/s,二、部分电路欧姆定律,实验定律,1,、内容：导体中的电流跟导体两端电压成正比，,跟导体的电阻成反比。,2,、表达式：,I=U/R,变形式：,R=U/I,3,、适用条件：金属导电或电解质导电,.,不适用气体导电,.,4,、伏,安特性曲线,三、电阻定律,1,、内容：导体的电阻跟导体的长度成正比，跟它的横截面积成反比。,2,、表达式：,R=,L/,S,3,、电阻率,：与导体的材料和温度有关。,一般金属的电阻随温度的升高而增大。某些材料电阻率降低到绝对零度附近时，减小到零，这种现象称为超导。,四、电功 电功率焦耳定律（实验定律）,1,、电流做功实质上是电场力推动自由电荷定向移动所做的功,.,2,、电流做功的过程伴随着电能和其它形式的能的转化,.,3,、表达式,W,UIt,（定义式）,(2),、电功率,1,、表示电流做功快慢的物理量,2,、表达式,P,UI,（定义式）,(1),、电功,(3),、焦耳定律（实验定律）,1,、内容：,2,、公式,Q,I,2,Rt,（定义式）,(4),、两种电路,1,、纯电阻电路：,W,UIt,I,2,Rt,P,UI,I,2,R,Q,I,2,Rt,UIt,W,2,、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧姆定律不再适用,电功,W,UItI,2,Rt,电功率,P,UII,2,R,电热,Q,I,2,RtUIt,五、路端电压：,r,讨论：,从上式可以看出：,R,I,，,U,外,、,U,内,，当,R,时，,I=0,、,U,外,=,E,、,U,内,=0,（也称为断路时）,R,I,，,U,外,、,U,内,，当,R=0,时，,I=E/r,（短路电流强度）,U,外,=0,、,U,内,=,E,六、闭合电路的,U-I,图线,右图中,a,为电源的,U-I,图象；,b,为外电阻的,U-I,图象；,a,的斜率的绝对值表示内阻大小；,a,与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；,b,的斜率的绝对值表示外电阻的大小；,两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压,;,该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率；,当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时,),图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。,七,.,电源的功率和效率,O R,P,出,P,m,r,讨论：电源的输出功率,可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，,而当内外电阻相等时，,电源的输出功率最大为,功率：,电源的输出功率,P,出,=,UI,电源内部消耗的功率,P,r,=,I,2,r,电源的总功率,P,E,=,EI,电源的效率：,（最后一个等号只适用于纯电阻电路）,例,1:,如图所示直线,A,为电源的,U-I,图线,直线,B,为电阻的,U-I,图线,用该电源和该电阻组成闭合电路,则电源的输出功率和电源的效率分别是,:,（）,A.4W,33%B.2W,33.3%,C.2W,67%D.4W,67%,解,:,由图线可知,R=1,E=3V r=0.5,虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率,P,出,=4W,P,总,=EI=6W,=P,出,/P,总,=4/6=67%,临界电阻法,选择方法：令,R,0,=R,A,R,V,当,R,R,0,即 时用,R,V,R,R,A,R,当,R,R,0,即 时用,R,A,R,R,V,R,试触法,选择方法：将电压表分别接,a、b两点,1,、内接法与外接法的选择,内接法,外接法,结论：与 那个比值大,R,就与对应表,近接,R,A,R,R,V,R,R,测,R,真,R,测,R,真,内接法,外接法,R,a,b,A,V,A,R,V,R,A,V,条件：未给出,R,的估计阻值,条件：已给出,R,的估计阻值,2,、限流与分压,电路特点,分 压,电路图,滑动头从,a滑向,b,R,0,上电压变化范围,(,设,r=0 ),R,0,R,0,+,R,o,接通电键时滑动头,初始位置应处于,a,端,a,端,限 流,R,0,k,R,a,b,R,0,k,R,a,b,、选择方法,限流接法,分压接法：,（通常情况）,电流、电压能达到要求的调节范围；,不超过测量仪表的量程，,不超过各元件允许的最大电流。,（三种特殊条件）,a,、要求某部分电路的电压或电流从零开始连续可调。,b,、采用限流接法时无论怎样调节滑动变阻器，电路中 的电流（电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流。,c,、用电器电阻远大于滑动变阻器电阻，不利于测量获得多组数据。,+,_,分 压 外 接,+,_,分 压 外 接,+,_,分 压 外 接,+,_,分 压 外 接,+,_,分 压 外 接,分 压 内 接,测金属丝电阻率实验步骤,:,1.,用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值,d,计算出导线的横截面积,S,.,2,按如图所示的原理电路图连接好,用伏安法测电阻的实验电路。,3,用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属,导线的有效长度,l,反复测量,3,次,求出其平均值。,4,把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合电键,S,。改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数,I,和,U,的值，断开电键,S,，求出导线电阻,R,的平均值。,5.,将测得的,R,、,l,、,d,值,代入电阻率计算公式,中，计算出金属导线的电阻率。,6,拆去实验线路，整理好实验器材。,实验原理,:,实验目的,:,测定电池的电动势和内电阻。,如图,1,所示，改变,R,的阻值，从电压表和电流表中读出几组,I,、,U,值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组,E,、,r,值，最后分别算出它们的平均值。,此外，还可以用作图法来处理数据。,即在坐标纸上以,I,为横坐标，,U,为纵坐标,用测出的几组,I,、,U,值画出,U,-,I,图象,(,如图,2),所得直线跟纵轴的交点即为电动势,E,值,图线斜率的绝对值即为内电阻,r,的值,.,实验器材,:,待测电池，电压表,(0-3V),电流表（,0-0.6A,），,滑动变阻器（,10,），,电键，导线。,实验步骤,:,1,电流表用,0.6A,量程，电压表用,3V,量程，按电路图连接好电路。,2,把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。,3,闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（,I,1,、,U,1,），用同样方法测量几组,I,、,U,的值。,4,打开电键，整理好器材。,5,处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。,注意事项,:,1,为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的,1,号干电池。,2,干电池在大电流放电时，电动势,E,会明显下降，内阻,r,会明显增大，故长时间放电不宜超过,0.3A,，短时间放电不宜超过,0.5A,。因此，实验中不要将,I,调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。,3,要测出不少于,6,组,I,、,U,数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的,I,、,U,数据中，第,1,和第,4,为一组，第,2,和第,5,为一组，第,3,和第,6,为一组，分别解出,E,、,r,值再平均。,4,在画,U,-,I,图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。,5,干电池内阻较小时路端电压,U,的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画,U,-,I,图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标,I,必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。,不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻,，,这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。,伏安法测电动势和内阻实验中测量值和真实值的比较：,安培表内接在并联电路之内的电路,:,解：作,U=E-Ir,图线如图实线示：,U,I,E,测,U,I,A,式中的,U,是路端电压,I,应是通过电源的电流，,I,实,=,I,A,+,I,V,=(,I,A,+,U,/,R,V,),可见,U,越大，差值,(,I,实,-,I,A,),就越大，,U,=0,时，差值,(,I,实,-,I,A,),也为,0,，,实际的,U-I,图线如图蓝虚线示,:,斜率增大,E,真,I,实,E,测,E,真,r,测,r,真,该电路适用于滑动变阻器阻值很小,(,电源内阻很小,),的情况,.,机械调零：在表盘和选择开关之间还有一个定位螺丝,用它可以进行机械调零，即旋转该调零螺丝，在不接入电路中时，可使指针指在,左,端电流“,0”,刻线。（即电阻“”处）,返回,机械调零,:I=0,R=,E,I=E/(r+R,0,+r,g,+R),返回,欧姆调零：将选择开关置于欧姆表某一挡后，红、黑表笔短接，使指针指向右端电流满偏处。（即右端电阻,“,0,”,位置）。,返回,欧姆调零,:,I,g,=E/(r+R,0,+r,g,),R=0,I=E/(r+R,0,+r,g,+R),E,r,I,g,，,r,g,R,0,返回,使用欧姆档测电阻的步骤？,机械调零,欧姆档,选择倍率,欧姆调零,偏角大,偏角小,读数,阻值等于读数乘倍率,中间附近,换小倍,率,换大倍,率,使,指针尽可能靠近刻度盘的中央位置时读数误差小,.R=,表头示数,倍率,步骤：,表头指针,4,、待测电阻要跟别的元件和电源断开,5,、不要用手碰触表笔的金属,2,、合理选择倍率，使,指针尽可能靠近刻度盘的中央位置,7,、使用完毕应当拔出表笔，并把选择开关旋至,OFF,档或 交流电压最高档,注意点：,1,、多用电表在使用前，一定要观察指针是否指向电流的零刻度。若有偏差，应调整机械零点,3,、换用欧姆档的量程时，一定要重新调整欧姆零点,6,、要用欧姆档读数时，阻值等于表头示数乘以选择开关所,指的倍率,