第七部分恒定电流.pptx

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,*,第七部分恒定电流,要求,1、,识别常见得电路之器件,初步了解它们在电路中得应用。,2,探究决定导体电阻得因素,知道电阻定律。,3、,知道电源得电动势与内阻,理解闭合电路欧姆定律。,4、,测量电源得电动势与内阻。,5、,知道焦耳定律,了解它在生活与生产中得应用。,6、,了解多用电表得原理,通过实际操作学会使用多用电表。,本章内容就是高考中得重点与热点,易与电磁感应有关电路得内容相结合,特别就是本章涉及得学生实验,更就是每年各地高考试卷命题必不可少得内容,应注意以下几点把握:,1、,对基本概念得理解与基本规律得掌握都在电路得分析与计算中体现出来,因此要熟练掌握串、并联电路得特点,并能正确进行电流、电压、电阻、电功、电功率等物理量得计算。,2、,以闭合电路欧姆定律为中心,讨论电路某一部分结构得变化,而引起电阻、电流、电压、电功率等电路特征变化得分析与计算,能够熟练地应用欧姆定律等知识进行正确分析。,3、,对各学生实验得复习,要从实验原理,实验数据得处理,实物图得连接,误差分析等方面逐一把握,对电表得使用,滑动变阻器得接法,电路得设计与选择要重点复习,掌握实验得方法,能够迁移提高。,本单元得复习主要分两部分,一、电流、电阻、欧姆定律、焦耳定律,二、电路、闭合电路欧姆定律,一电流、电阻、欧姆定律、焦耳定律,电流,1,、电流得产生:电荷得定向移动形成电流。,2,、产生持续电流得条件:,(,1,)内因:存在自由电荷。,金属导体,自由电子,电解液,正负离子。,(,2,)外因:导体两端存在电势差,导体两端存在电压时,导体内建立了电场,导体中得自由电荷在电场力作用下发生定向移动,形成电流。,电源得作用就是保持导体两端得电压,使导体中有持续得电流。,3,、电流得方向:,人们规定正电荷移动得方向为电流得方向。,(,1,)在金属导体中,电流得方向与自由电荷(电子)得定向移动方向相反。,在电解液中,电流得方向与正离子定向移动方向相同,与负离子定向移动方向相反。,(,2,)在外电路中正负,内电路中负正,(,3,)电流就是标量,它得运算不遵循平行四边形定则。,4,、电流得强弱,电流,I,(,1,)定义:过导体横截面得电量,q,与通过这些电量所用得时间,t,得比值。即,(,2,)单位:电流就是物理学中七个基本物理量之一,相应得单就是基本单位,在国际单位制中,电流得单位就是安培,符号就是,A,通常单位还有毫安、微安,1A=10,3,mA=10,6,A,5,、决定电流大小得微观量,如图所示,在加有电压得一段粗细均匀得导体,AD,上取两个截面,B,与,C,设导体得横截面就是,S,导体每单位体积内得自由电荷数就是,n,每个电荷得电量为,e,电荷定向移动得速率为,v,则在时间,t,内处于相距为,vt,得两截面,B,、,C,间得所有自由电荷将通过截面,C,由,得,I=neSv,A B C D,vt,6,、区分三种速率:,(,1,)电流传导速率:既电场得传播速率,等于光速,310,8,m/s,。,(,2,)电荷定向移动速率:,I=neSv,中得,v,就是电荷定向移动得速率约为,10,-5,m/s,(机械运动速率)。,(,3,)电荷无规则热运动得速率大约就是,10,5,m/s,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,7,、电流得分类:,(,1,)直流电:方向保持恒定得电流。,(,2,)恒定电流:大小与方向均保持不变得电流。,(,3,)交流电:方向均随时间周期性变化得电流。,(,4,)正弦交流电:大小方向均随时间按正弦规律变化得电流。,电阻、电阻定律,一、电阻:,1,、定义:导体对电流得阻碍作用就叫电阻。,2,、大小:加在导体两端得电压与通过导体得电流强度得比值。,3,、定义式:,R=U/I(,比值定义,),4,、在国际单位制中,电阻得单位就是欧姆,简称欧,符号就是,。,常用得电阻单位还有千欧(,k,)与兆欧(,M,):,1 k=10,3,1 M=10,6,1,得物理意义就是:如果在某段导体得两端加上,1 V,得电压,通过导体得电流就是,1 A,这段导体得电阻就就是,1,。所以,1=1 V/A,。,二、电阻定律:,1,、内容:温度一定时导体得电阻,R,与它得长度,L,成正比,与它得横截面积,S,成反比。这就就是电阻定律。,2,、公式:,R=,(,决定式,),比例常数,跟导体得材料有关,就是一个反映材料(不就是每根具体得导线得性质)导电性能得物理量,称为材料得电阻率。,3,、电阻率:电阻率,就是反映材料导电性能得物理量,由材料决定,但受温度得影响、单位就是,:m,电阻率在数值上等于这种材料制成得长为,1m,横截面积为,1m,2,得柱形导体得电阻。,纯金属得电阻率小,合金得电阻率大,材料得电阻率与温度有关系,金属得电阻率随着温度得升高而增大,半导体得电阻率随温度得升高而减小。,三、半导体,1,、金属导体得电阻率约为,10,-8,10,-6,m,。绝缘体得电阻率约为,10,8,10,18,m,。,半导体得电阻率介于导体与绝缘体之间,而且电阻不随随得增加而增加,反随温度得增加而减小得材料称为半导体。常见得半导体材料:锗、硅、砷化镓、锑化铟等。,2,、半导体得特性:,半导体得导电性能:介于导体与绝缘体之间,半导体得热敏特性:当温度升高时,电阻变小,半导体得光敏特性:当有光照时,电阻变小,半导体得掺杂特性:掺入杂质时,电阻变大。,3,、半导体得应用:,(,1,)利用半导体材料可以制成热敏电阻、光敏电阻、传感器、晶体二极管、晶体三极管等电子元件,(,2,)制成集成电路、超大规模集成电路,开辟了微电子技术得新时代,四、超导体,1,、超导现象与超导体:当温度降低到绝对零度附近时,某些材料得电阻突然减小到无法测量得程度,可以认为电阻突然变为零,这种现象叫做超导现象,能够发生超导现象得导体称为超导体。,2,、转变温度,(T,C,),:材料由正常状态转变为超导状态得温度,叫做超导材料得转变温度,部分电路欧姆定律,一、欧姆定律,1,、内容:导体中得电流,I,跟导体两端得电压,U,成正比,跟导体得电阻,R,成反比,2,、公式:,I=U/R,或,R=U/I,3,、适用条件:金属导体,电解质溶液,不适用于空气导体与某些半导体器件、,二、导体得伏安特性:,1,、伏安特性曲线:导体中得电流,I,随导体两端得电压,U,变化得图线,叫做导体得伏安特性曲线。,用纵轴表示电流,I,用横轴表示电压,U,画出得,IU,图线叫做导体得伏安特性曲线。,如图所示,就是金属导体得伏安特性曲线。在,IU,图中,图线得斜率表示导体电阻得倒数。即,k,=,图线得斜率越大,电阻越小。,I,U,2,、线性元件与非线性元件,符合欧姆定律得导体得伏安特性曲线就是一条通过坐标原点得直线,具有这种伏安特性得电学元件叫做线性元件。,不符合欧姆定律得导体与器件,电流与电压不成正比,伏安特性曲线不就是直线,这种电学元件叫做非线性元件。,对于线性元件伏安特性曲线就是直线,对于非线性元件,伏安特性曲线就是非线性得,电功与电功率,一、电功:,1,、定义:电功即导体内得自由电荷在导体内得电场中定向移动时电场力对其所做得功,也常说成电流做得功,简称电功。,2,、实质:就是电场力对电荷做功,反映了电能与其它形式能得相互转化。电流做了多少功,就有多少电能转化为其它形式得能。,3,、定义式:,W=UIt,即电流在一段电路上所做得功等于这段电路两端得电压,U,电路中得电流,I,与通电时间,t,三者得乘积。,4,、在国际单位制中,电功得单位就是焦耳,简称焦,符号就是,J,。,电功得常用单位有:千瓦时,俗称“度”,符号就是,kWh,。,1kWh,表示功率为,1 kW,得用电器正常工作,1h,所消耗得电能。,1kWh=1000W3600s=3、610,6,J,二、电功率,1,、定义:单位时间内电流所做得功叫做电功率。用,P,表示电功率,2,、定义式:,P,=W/t=,UI,3,、单位:瓦(,W,)、千瓦(,kW,),4,、额定功率:用电器正常工作得(最大)功率。用电器上通常标明得功率即指其额定功率。,5,、实际功率:用电器工作时其两端得电压往往不等于额定电压,此时用电器得功率即为实际功率,不等于额定功率。,三、焦耳定律,1,、电热:其微观解释就是:电流通过金属导体时,自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰,使离子得热运动加剧,而电子速率减小,可以认为自由电子只以某一速率定向移动,电能没有转化为电子得动能,只转化为内能。,2,、焦耳定律:电流通过导体时产生得热量(电热),跟电流得平方、导体得电阻与通电时间成正比,公式为,Q=I,2,Rt,4,、热功率:单位时间内发热得功率叫做热功率,P,热,I,2,R,5,、电功率与热功率之间得关系,在纯电阻电路(纯电阻元件:电流通过用电器做功以发热产生内能为目得得电学元件中,如电熨斗、电炉子等),电功率与热功率相等。,在非纯电阻电路(非纯电阻元件:电流通过用电器做功以转化为除内能以外得其它形式得能为目得,发热不就是目得,而就是不可避免得能量损失。电机、电风扇、电解槽等)中,电功率与热功率不相等:由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能,所以电功必然大于电热:,W,Q,这时电功只能用,W=UIt,计算,电热只能用,Q=I,2,Rt,计算,两式不能通用。,二电路闭合电路欧姆定律,一、串联电路与并联电路,1,、串联电路,电路中各处电流相同、,I=I,1,=I,2,=I,3,=,串联电路两端得电压等于各电阻两端电压之与。,U=U,1,+U,2,+U3,串联电路得总电阻等于各个导体得电阻之与,即,R=R,1,R,2,Rn,电压分配:串联电路中各个电阻两端得电压跟它得阻值成正比,(,串联电阻具有分压作用,制电压表,),即,功率分配:串联电路中各个电阻消耗得功率跟它得阻值成正比,即,2,、并联电路,并联电路中各支路两端得电压相同、,U=U,1,=U,2,=U,3,并联电路总电路得电流等于各支路得电流之与,I=I,1,I,2,I,3,=,并联电路总电阻得倒数等于各个导体得电阻得倒数之与。,n,个相同得电阻,R,并联,R,总,=,_,;,两个支路时,R,总,=,_,特别注意:,总电阻比任一支路电阻小,在并联电路中 增加支路条数,总电阻变小,增加任一支路电阻,总电阻增大,电流分配:并联电路中通过各个电阻得电流跟它得阻值成反比,(,并联电阻具有分流作用,改装电流表,),功率分配:并联电路中通过各个电阻消耗得功率跟它得阻值成反比,二、闭合电路欧姆定律,1,、电路,(,1,)组成:内电路与外电路,内电路:电源两极,(,不含两极,),以内,如电池内得溶液、发电机得线圈等、内电路得电阻叫做内电阻,r,、内电路分得得电压称为内电压,外电路:电源两极间包括用电器与导线等,外电路得电阻叫做外电阻,R,外电路分得得电压称为外电压。,(,2,)关于电源得概念,电源:使导体两端存在持续电压,将其她形式得能转化为电源得装置,电动势:,(,)定义:非静电力搬运电荷所做得功跟搬运电荷电量得比值,(,)单位:伏(,V,),(,)物理意义:电动势表征了电源把其它形式得能转换为电能得本领得物理量。电动势大,说明电源把其它形式得能转化为电能得本领大,电动势小,说明电源把其她形式得能转化为电能得本领小。电动势在数值上等于电路中通过,1C,得电量时电源所提供得电能。,(,)电动势得方向:电动势虽就是标量,但为了研究电路中电势分布得需要,我们规定由负极经电源内部指向正极得方向(即电势升高得方向)为电动势得方向。,(,)电动势得决定因素,电源得电动势就是由电源得本身性质决定得,在数值上等于电源没有接入电路时电源两极间得电压。,(,)电动势与电压得区别,这两个物理量虽然有相同得单位与相似得计算式,而且都就是描述电路中能量转化得物理量,但在以能量转换方式上有着本质得区别:,电动势就是表示电源非静电力做功,将其她形式得能量转化为电能本领得物理量,在数值上等于非静电力在电源内部把单位正电荷从负极移送到正极所做得功、,电压就是表示静电力做功,将电能转化为其她形式能量得物理量,在数值上等于电场力移送单位正电荷所做得功、,电动势在工作过程中就是不变得,而路端电压将随外电阻得减小而减小、,电源与外电路组成闭合电路时:如图所示,在外电路中,电流由电势高得一端流向电势低得一端,在外电阻上沿电流方向有电势降落,U,外,在内阻上也有电势降落,U,内,;在电源内部,由负极到正极电势升高,升高得数值等于电源得电动势,E,。,理论分析表明:在闭合电路中,电源内部电势升高得数值等于电路中电势降落得数值,即电源得电动势,E,=,U,内,+,U,外,2,、闭合电路欧姆定律,(,1,)闭合电路欧姆定律,推导:根据欧姆定律,外电压,U,外,=,IR,内电压,U,内,=,Ir,代入,E,=,U,内,+,U,外,可得,E,=,Ir,+,IR,整理得:,闭合电路欧姆定律得内容:,闭合电路中得电流跟电源得电动势成正比,跟内、外电路得电阻之与成反比,这个结论叫做闭合电路得欧姆定律。,数学表达式:,(,2,)路端电压跟负载得关系:,链接,3,、电路中得电功率,链接,串并联得应用电表得改装,