稳恒电流

编辑: 逍遥路 关键词: 高中物理 来源: 高中学习网

一. 教学内容:稳恒电流

二. 重点、难点

(一)电流

1. 是电流的定义式,电流方向规定为电路中正电荷定向移动的方向,与负电荷运动方向相反。常见有三种情况:

(1)一种是电荷定向移动,直接用 进行求解。

(2)一个电荷做高速圆周运动(环型电流)

对这种情况关键是理解“间断和连续”之间的转化。电荷运动时有两个特点:一是循环性,二是高速性。正是这两个特性使问题从“间断”向“连续”转化,这种情况可用I=q/T来求。(T为运动的周期)

如:一质量为m、电荷量为q的带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,其效果相当于一环形电流,则此环形电流I=________。

解析:由I=q/t知

,则有 ,而不是 。

2. I=neSv是电流的微观表达式,式中n为金属导体内部单位体积内自由电子数,S是导体横截面积,v是电子定向移动速率,e为电子电量。电流是标量,但习惯上规定正电荷移动方向为电流方向,实际上反映的是电势的高低。

3. 三种速率的区别

(1)电流传导速率等于光速,电路一连通,导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流(对整体而言)。

(2)电子定向移动速率,其大小与电流有关,约为 。

例1. 在彩色电视机的显像管中,从电子枪射出的电子(可认为初速度为零)在 (个)

显像管每小时耗电量为:

答案:

(二)部分电路欧姆定律

1. 欧姆定律

导体中电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比,公式为 ,其中 突然降低到零,物质成为超导体。

2. 导体的伏安特性曲线

(1)定义

建立平面直角坐标系,用纵轴表示电流I,用横轴表示电压U,画出的导体的I?DU图线叫做导体的伏安特性曲线。

(2)线性元件

伏安特性是通过坐标原点的直线,表示电流与电压成正比,如图,其斜率等于电阻的倒数即

(3)非线性元件

伏安特性曲线不是直线的,即电流与电压不成正比的电学元件如图,是二极管的伏安特性曲线:二极管具有单向导电性。加正向电压时,二极管电阻较小,通过二极管的电流较大;加反向电压时,二极管的电阻较大,通过二极管的电流很小。

二极管由半导体材料制成,其电阻率随温度的升高而减小,故其伏安特性曲线不是直线。

提示:a. 由图看出随电压的增大,图线的斜率在增大,表示其电阻随电压的升高而减小,即二极管的伏安特性曲线不是直线,这种元件称为非线性元件。

b. 气体导电的伏安特性曲线是非线性的。气体导电和二极管导电,欧姆定律都不适用。

例2. 若加在某导体两端的电压变为原来的3/5时,导体中电流减小了0.4A。如果所加电压变为原来的2倍,则导体中的电流多大?

解析:对欧姆定律理解的角度不同,求解的也不相同。本题可以有三种解法:

解法一:依题意知欧姆定律得: ,所以 ,所以

解法二:由

所以 时,

所以

答案:2.0A

例3. 有三盏电灯 ,从中看出 ,这样可以采用如图所示的电路。通过 的电流 , 上的功率

答案:见解析

(三)电功和电热的区别

1. 纯电阻用电器:电流通过用电器以发热为目的,例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡等。

2. 非纯电阻用电器:电流通过用电器是以转化为热能以外的其他形式的能为目的,发热不是目的,而是难以避免的热能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等。

在纯电阻电路中,电能全部转化为热能,电功等于电热,即 (电枢的电阻生热)。这里W=UIt不再等于 。当加2.0V电压,电流为0.8A,电动机正常运转,有机械能输出,此时的电动机为非纯电阻用电器,消耗的电能等于转化的机械能和热能之和。转化的热功率为 。

答案:60%

(四)等效法处理混联电路

1. 电路化简原则:

(1)无电流的支路化简时可去除;

(2)等电势的各点化简时可合并;

(3)理想导线可任意长短;

(4)理想电流表可认为短路,理想电压表可认为断路;

(5)电压稳定时电容器可认为断路。

2. 常用等效化简方法:

(1)电流分支法:a. 先将各结点用字母标上;b. 判定各支路元件的电流方向(若电路原无电流,可假设在总电路两端加上电压后判断);c. 按电流流向,自左到右将各元件、结点、分支逐一画出;d. 将画出的等效图加工整理。

(2)等势点排列法:a. 将各结点用字母标出;b. 判定各结点电势的高低(若原电路未加电压,可先假设加上电压);c. 将各结点电势高低自左到右排列,再将各结点之间支路画出;d. 将画出的等效图加工整理。

提示:若能将以上两种方法结合使用,效果更好。

例5. 对如图所示的电路进行等效变换(S未接通)

解析:假设电流从A流入, 是干路,第1支路从C经过 到B,第3支路从C经 到B。这3条支路并联再与 串联,变换成如图所示的电路。

,则 和 、 ,电阻 的电量改变了多少(已知电压U=18V)?

解析:在电路中电容器 相当于断路。当S断开时,电路中无电流。BC等势。AD等势,因此, 串联, 两端电压为 电量变化的计算首先从电压变化入手。

当S断开时, 带电量为 导通,电容 ,此时电容器 。

电容器 的带电量减少答案:18V 、 正常发光,由于电路出现故障,突然发现<5" style='width:14.25pt; > 变亮, 变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是( )

A. <7" > 断路 B. <8" style='width:15.75pt; > 断路

C. <9" style='width:15.75pt; > 短路 D.

解析:等效电路如图所示,若 断路,总外电阻变大,总电流减小,路端电路变大, 变亮;ab部分电路结构没变,电流仍按原比例分配,总电流减小,通过 、 断路,总电阻变大,总电流减小,ac部分电路结构没变,电流仍按原比例分配, 、 短路或

答案:A

【模拟

1. 关于电阻率,下列说法中不正确的是( )

A. 电阻率是表征材料导电性能好坏的量,电阻率越大,其导电性能越好

B. 各种材料的电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度的升高而增大

C. 所谓超导体,当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,它的电阻率突然变为零

D. 某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常用它们制作标准电阻

2. 一个标有“220V 60W”的白炽灯泡,当用多用电表的欧姆挡去测量它的电阻时,其阻值( )

A. 接近于807Ω

B. 接近于0Ω

C. 明显大于807Ω

D. 明显小于807Ω

3. 如图所示是两个不同电阻的电流?D?D电压图象,则图线1、2表示的电阻及两电阻串联或并联后的电流?D?D电压图象所在区域分别为( )

A. 1表示电阻大的图线,并联后在区域III

B. 1表示电阻小的图线,串联后在区域II

C. 2表示电阻小的图线,并联后在区域I

D. 2表示电阻大的图线,串联后在区域III

4. 关于式子 的物理意义,下面的叙述正确的应是( )

A. R与加在它两端的电压成正比,与通过它的电流成反比

B. 通过R的电流跟加在R两端的电压成正比

C 高考. 对同一导体,在不计温度影响时,比值U/I总是一个恒量R(导体中间不含电源)

D. R可以用上式测量

5. 金属铂的电阻对温度的高低非常敏感,在图中,能表示铂的U?DI图线的是( )

6. 关于电阻和电阻率,以下说法中正确的是( )

A. 由 可以得出,导体的电阻与导体两端电压成正比,与导体中电流成反比

B. 由 可以得出,在温度不变时,导体的电阻率与导体的横截面积成正比,与导体的长度成反比

C. 导体的电阻率比绝缘体的电阻率小

D. 金属的电阻率随温度降低而减小,当温度接近0K时,电阻率为零

7. 两电阻 、 等于( )

A. 1:3 B. 3:1 C.

8. 下列物质中,伏安特性曲线是直线的是( )

A. 玻璃管中的电解液

B. 由镍铜两种金属均匀混合制成的一段导线

C. 日光灯中的气体

D. 晶体二极管

9. 如图所示,A、B、C、D是一个电学黑箱的四个接线柱,在电学黑箱中有三个阻值相同的电阻。为了判断电学黑箱中三个电阻的连接方式,将一节电池接在C、D两端,用多用电表的电压挡测得

10. 如图所示,滑动变阻器AB端输入电压为 等于多少?

(2)当输出端接入R=40Ω负载时,

11. 如图所示,电路中,各电阻值已标出。当 时,C、D间电压为多少?

【试题答案

1. A 2. D 3. D 4. BCD 5. C

6. C 7. A 8. AB 9. A

10. (1)200 V (2)57~160 V

11. 1V



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