二、恒定电流教案.doc

二、恒定电流
（一）电源和电流
1、电源

只能产生瞬间电流

怎样才能使水管中有源源不断的水流?

电源：就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置）
补充：导体中的电场

导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果
其一是电源正、负极产生的电场。可将该电场分解为两个方向：①沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；②垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。
2、恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场
3、电流
（1）概念：电荷的定向移动形成电流。
（2）电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向。
（3）定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值。定义式：
（4）单位：安培（A），1 A =103mA = 106µA
（5）电流的微观表示：
取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电量为q，则t时间内通过横截面C的电量Q是多少？电流I为多少？

归纳：Q=nVq=nvtSq I=Q/t=nvqS

（6）电流的种类
① 直流电：方向不随时间而改变的电流。直流电分为恒定电流和脉动直流电两类：其中大小和方向都不随时间而改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电。
② 交流电：方向和大小都随时间做周期变化的电流。
【问题】如何用图象表示直流电和交流电？
【例1】关于电流的方向，下列叙述中正确的是_______
A．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向
B．在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定
C．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向
D．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同
【例2】在电解液中：若5s内沿相反的方向通过一截面的正、负离子的电量均为5C，则电解液中的电流强度为 10 A。
（二）电动势
1、电源的深层含义
（1）电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
（2）非静电力在电源中所起的作用：是把正电荷由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能。
【注意】①在不同的电源中，是不同形式的能量转化为电能。
②在不同的电源中非静电力做功的本领不同
2、电动势
（1）定义：在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。
（2）定义式：E=W/q （3）单位：伏（V）
（4）物理意义：表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小。电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。
【注意】 ①电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。
②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。
③电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
3、电源（池）的几个重要参数
①电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。
②内阻（r）:电源内部的电阻。
③容量：电池放电时能输出的总电荷量。其单位是：A·h，mA·h.
（三）欧姆定律
1、部分电路的欧姆定律：导体中的电流跟导体两端的电压成正比跟导体的电阻成反比。 R=U/I 或 I=U/R
2、导体的伏安特性曲线 线性 非线性
（四）串并联电路
1、串并联电路的特性：

2、电流表G（常称表头）的改装
常用的电流表和电压表都是由小量程的电流表G（常称表头）改装而成。
表头有三个参量： Ig、Rg、Ug

⑴把电流表改装为电压表
U =Ig(R+Rg)

需串连的电阻的大小：
R串＝ （n－1） Rg
【例1】一个电流表G的内阻Rg=1kΩ，满偏电流为Ig=500μA，其满偏电压为 0.5V 。现要把它改装成量程为15V的电压表，需串联的分压电阻为 29KΩ ，50μA刻度处对应的电压值为 1.5V 。
思考：若给你一只满偏电流已知，内阻不知的电流表，要你将它改装成一只一定量程的电压表，应如何操作？

⑵把电流表改装为大量程的电流表
需并联的电阻的大小：
R并＝Rg /（n－1）

【例2】有一电流表G，内阻Rg=25Ω，满偏电流为Ig=3mA，把它改装成量程为0.6A的电流表，则要并联还是串联一个电阻？阻值为多少？0.126Ω
电阻R的作用？电流表A的总电阻？
（五）焦耳定律
1、电功
（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＝W/t=UI （定义式）
（3）额定功率：P0＝U0I0
用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。 某灯泡上的铭牌上标有“36 V，18 W”
3、焦耳定律（实验定律）
（1）内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比
（2）定义式：Q＝I2Rt
（3）适用于一切电路（纯电阻电路、非纯电阻电路）中电热的计算。
4、电功与电热的区别与联系
（1）纯电阻电路：W＝UIt＝I2Rt=Q P＝UI＝I2R
（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＝UIt≠I2Rt 电功率P＝UI≠I2R 电热Q＝I2Rt≠UIt

【例1】一根电阻丝在通过2C的电量时，消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E分别为 （ BD ）
A．U＝4V B．U=8V C．E＝16J D．E=32J
【例2】某段电路的电阻为R，电流为I，两端电压为U，下面说法正确的是（ C D ）
A、电路中消耗的热功率一定是IU
B、电路中消耗的热功率一定是 U 2/R
C、电路中消耗的热功率一定是I2R
D、电路中消耗的热功率可能小于IU
电功率（电功）是指输入某段电路的全部功率（电功）或在这段电路上消耗的全部功率。热功率（电热）是在某段电路上因发热而消耗的功率。
【例3】不考虑温度的影响，一个“220V、40W”的灯泡，下列说法正确的是（ B C ）
A、接在110V的线路上的功率为20W
B、接在110V的线路上的功率为10W
C、接在440V的线路上的功率为160W
D、接在110V的线路上的功率为2.5W
【例4】有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：（1）电动机正常工作时的输出功率。
（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）
答案：1.5W，8W