高中物理选修3-1恒定电流专题名师优质课获奖市赛课一等奖课件.ppt

,*,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。,物理,3-1,恒定电流复习,第1页,一、电流,1,、性质：标量,大小：,I,Q/t,表示单位时间内经过导体横截面电量,2,、方向：要求正电荷定向移动方向为电流方向,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,为单位体积内自由电子个数,S,为导线横截面积,v,为自由电子定向移动速率,第2页,二、部分电路欧姆定律,试验定律,1,、内容：导体中电流跟导体两端电压成正比，,跟导体电阻成反比。,2,、表示式：,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,安特征曲线,第3页,三、电阻定律,1,、内容：导体电阻跟导体长度成正比，跟它横截面积成反比。,2,、表示式：,R=,L/,S,3,、电阻率,：与导体材料和温度相关。,普通金属电阻随温度升高而增大。一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。,第4页,四、电功 电功率焦耳定律（试验定律）,1,、电流做功实质上是电场力推进自由电荷定向移动所做功,.,2,、电流做功过程伴伴随电能和其它形式能转化,.,3,、表示式,W,UIt,（定义式）,(2),、电功率,1,、表示电流做功快慢物理量,2,、表示式,P,UI,（定义式）,(1),、电功,第5页,(3),、焦耳定律（试验定律）,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,第6页,五、路端电压：,r,讨论：,从上式能够看出：,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,第7页,六、闭合电路,U-I,图线,右图中,a,为电源,U-I,图象；,b,为外电阻,U-I,图象；,a,斜率绝对值表示内阻大小；,a,与纵轴交点坐标表示电源电动势；,b,斜率绝对值表示外电阻大小；,二者交点坐标表示该电阻接入电路时电路总电流和路端电压,;,该点和原点之间矩形面积表示电源输出功率；,第8页,七,.,电源功率和效率,O R,P,出,P,m,r,讨论：电源输出功率,可见电源输出功率随外电阻改变图线如图所表示，,而当内外电阻相等时，,电源输出功率最大为,功率：,电源输出功率,P,出,=,UI,电源内部消耗功率,P,r,=,I,2,r,电源总功率,P,E,=,EI,电源效率：,（最终一个等号只适合用于纯电阻电路）,第9页,例,1:,如图所表示直线,A,为电源,U-I,图线,直线,B,为电阻,U-I,图线,用该电源和该电阻组成闭合电路,则电源输出功率和电源效率分别是,:,（）,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面积等于输出功率,P,出,=4W,P,总,=EI=6W,=P,出,/P,总,=4/6=67%,第10页,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,、内接法与外接法选择,内接法,外接法,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,预计阻值,条件：已给出,R,预计阻值,第11页,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,上电压改变范围,(,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,第12页,、选择方法,限流接法,分压接法,：,（通常情况）,电流、电压能到达要求调整范围；,不超出测量仪表量程，,不超出各元件允许最大电流。,（三种特殊条件）,a,、要求某部分电路电压或电流从零开始连续可调。,b,、采取限流接法时不论怎样调整滑动变阻器，电路中 电流（电压）都会超出电表量程或元件允许最大电流。,c,、用电器电阻远大于滑动变阻器电阻，不利于测量取得多组数据。,第13页,+,_,分 压 外 接,第14页,+,_,分 压 外 接,第15页,+,_,分 压 外 接,第16页,+,_,分 压 外 接,第17页,+,_,分 压 外 接,第18页,分 压 内 接,第19页,二、电流表,G,改为电压表,V,1,、电流表改装电压表原理：,串联一个电阻，分担一部分电压,第20页,【,例,】,满偏电流,Ig=500uA,，内阻,Rg=200,电流表,G,要把它改装成为量程为,3V,电压表，应串联一个多大分压电阻。,解：满偏电压,U,g,=I,g,R,g,=0.1V,需电阻分压,U,R,=U,量程,-,U,g,=2.9V,分压电阻,或直接由下式来求,第21页,2,、分压电阻计算,分压电阻,注意：电压表量程越大，分压电阻越大，这就是通常电压表内阻很大原因。,电压表内阻,第22页,1,、表头改装电流表原理：,并联一个电阻，分担一部分电流,三、把表头,G,改为电流表,A,第23页,【,例,】,满偏电流,Ig=500uA,内阻,Rg=200,电流表,G,若把它改装成为量程为,3A,电流表，应并联一个多大分流电阻？,解：并联端电压,U,g,=I,g,R,g,=0.1V,R,需分电流,I,R,=,I,量程,-I,g,=2.9995A,分流电阻,或直接由下式来求,第24页,2,、分流电阻计算,分流电阻,电流表内阻,注意：电流表量程越大，分流电阻越小，这就是通常电流表内阻很小原因。,第25页,改装电压表,改装电流表,电路,R作用,R计算,电表总电阻,串联电路,并联电路,分压,分流,总结：小量程电流表改装,第26页,1,、电路图：,四、多量程电压表,第27页,1,、电路图：,五、多量程电流表,第28页,测金属丝电阻率试验步骤,:,1.,用螺旋测微器在被测金属导线上三个不一样位置各测一次直径,求出其平均值,d,计算出导线横截面积,S,.,2,按如图所表示原理电路图连接好,用伏安法测电阻试验电路。,3,用毫米刻度尺测量接入电路中被测金属,导线有效长度,l,重复测量,3,次,求出其平均值。,4,把滑动变阻器滑动片调整到使接入电路中电阻值最大位置,电路经检验确认无误后,闭合电键,S,。改变滑动变阻器滑动片位置,读出几组对应电流表、电压表示数,I,和,U,值，断开电键,S,，求出导线电阻,R,平均值。,5.,将测得,R,、,l,、,d,值,代入电阻率计算公式,中，计算出金属导线电阻率。,6,拆去试验线路，整理好试验器材。,第29页,一,.,试验目标,描绘小灯泡,伏安特征曲线,，并分析曲线改变规律,二,.,试验原理,测出多组小灯泡,U,、,I,并绘出,I-U,图象,.,由图象,斜率,反应电阻与温度关系,三,.,试验器材,小灯泡,(3.8 V 0.3 A),，电流表，电压表，滑动变阻器，学生电源、开关和导线坐标纸、铅笔,V,R,x,?,A,R,0,四,.,电路设计,开关闭合前，滑片该放在哪里？,试验：描绘小灯泡伏安特征曲线,第30页,3,重复测量,：用一样方法测量并统计,12,组,U,值和,I,值,.,五,.,试验步骤,1,连接电路,：按试验电路图连好电路,(,注意开关应,断开,，滑动变阻器与灯泡,并联部分电阻为零,),次数,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,电压,U,/V,电流,I,/A,2,测量数据,：闭合开关,S,，调整滑动变阻器，统计一组电压,U,和电流,I,值,5.,描绘曲线,：在坐标纸上,以,U,为横坐标、,I,为纵坐标建立 直角坐标系,并依据表中数据描点,先观察所描点走向,再用平滑曲线连接各点得到,I,U,图线,.,4.,整理器材,:,断开开关,S,整理好器材,图象反应了小灯泡电阻随温度有什么样改变规律,?,第31页,试验原理,:,试验目标,:,测定电池电动势和内电阻。,如图,1,所表示，改变,R,阻值，从电压表和电流表中读出几组,I,、,U,值，利用闭合电路欧姆定律求出几组,E,、,r,值，最终分别算出它们平均值。,另外，还能够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,用测出几组,I,、,U,值画出,U,-,I,图象,(,如图,2),所得直线跟纵轴交点即为电动势,E,值,图线斜率绝对值即为内电阻,r,值,.,试验器材,:,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。,第32页,试验步骤,:,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,把变阻器滑动片移到一端使阻值最大。,3,闭合电键，调整变阻器，使电流表有显著示数，统计一组数据（,I,1,、,U,1,），用一样方法测量几组,I,、,U,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值。,第33页,注意事项,:,1,为了使电池路端电压改变显著，电池内阻宜大些，可选取已使用过一段时间,1,号干电池。,2,要测出不少于,6,组,I,、,U,数据，且改变范围要大些，,3,在画,U,-,I,图线时，要使较多点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线两侧。个别偏离直线太远点可舍去不予考虑。,4,干电池内阻较小时路端电压,U,改变也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画,U,-,I,图线时，纵轴刻度能够不从零开始，而是依据测得数据从某一恰当值开始（横坐标,I,必须从零开始）。但这时图线和横轴交点不再是短路电流。,不过直线斜率绝对值照样还是电源内阻,，,这时要尤其注意计算斜率时纵轴刻度不从零开始。,第34页,1,、电路图：,六、欧姆表原理,2,、结构：,表头,电源,可变电阻,第35页,第36页,3,、原理：,1,）两表笔短路调零,相当于被测电阻,R,x,0,调整,R,使,表头电流满偏,I,g,处，对应欧姆表零刻度,(,右侧,),第37页,2,）两表笔断路,相当于被测电阻,R,x,，此时,I,0,，指针不偏转,表头电流,I,0,处，对应欧姆表刻度,(,左侧,),第38页,3,）,测量电阻,R,x,被测电阻为,R,x,，指针指到某确定位置,表头电流,I,与电阻,R,x,一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀,第39页,1,、电路图：,七、多用电表原理,第40页,表头,测量电路,转换开关,红黑表笔,2,、结构：,第41页,机械调零：,在表盘和选择开关之间还有一个定位螺丝,用它能够进行机械调零，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,第42页,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,第43页,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,使用欧姆档测电阻步骤？,第44页,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中央位置时读数误差小,.R=,表头示数,倍率,步骤：,表头指针,第45页,4,、待测电阻要跟别元件和电源断开,5,、不要用手碰触表笔金属,2,、合理选择倍率，使,指针尽可能靠近刻度盘中央位置,7,、使用完成应该拔出表笔，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零刻度。若有偏差，应调整机械零点,3,、换用欧姆档量程时，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,指倍率,第46页,