方向不隨時間而改變的電流叫直流,方向和大小都不隨時間改變的電流,恒定電流屬于直流電。恒定電流由恒定電場產(chǎn)生,同時,也產(chǎn)生恒定磁場,但恒定電場與恒定磁場的場量是相互獨立的.由于恒定電場的作用,導(dǎo)體中的自由電荷定向運動的速率增加;而運動過程中會與導(dǎo)體內(nèi)部不動的粒子碰撞從而減速,因此自由電荷的平均速率不隨時間變化。恒定電流的概念:大小、方向都不隨時間變化的電流。
1電流
(1)定義:電荷的定向移動形成電流。(2)電流的方向:規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向。
在外電路中電流由高電勢點流向低電勢點,在電源的內(nèi)部電流由低電勢點流向高電勢點(由負(fù)極流向正極)。
1電流強度
(1)定義:通過導(dǎo)體橫截面的電量跟通過這些電量所用時間的比值,I=q/t
(2)在國際單位制中電流的單位是安。1mA=10-3A,1μA=10-6A
(3)電流強度的定義式中,如果是正、負(fù)離子同時定向移動,q應(yīng)為正負(fù)離子的電荷量和。
(4)電流強度:I=q/t{I:電流強度(A),q:在時間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫載面的電量(C),t:時間(s)}
1電阻
(1)定義:導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體中的電流的比值叫導(dǎo)體的電阻。
(2)定義式:R=U/I,單位:Ω
(3)電阻是導(dǎo)體本身的屬性,跟導(dǎo)體兩端的電壓及通過電流無關(guān)。
(4)電阻定律:R=ρL/S{ρ:電阻率(Ω?m),L:導(dǎo)體的長度(m),S:導(dǎo)體橫截面積(m2)}
1電阻定律
(1)內(nèi)容:在溫度不變時,導(dǎo)體的電阻R與它的長度L成正比,與它的橫截面積S成反比。
(2)公式:R=ρL/S。(3)適用條件:①粗細(xì)均勻的導(dǎo)線;②濃度均勻的電解液。
1電阻率
反映了材料對電流的阻礙作用。
(1)有些材料的電阻率隨溫度升高而增大(如金屬);有些材料的電阻率隨溫度升高而減小(如半導(dǎo)體和絕緣體);有些材料的電阻率幾乎不受溫度影響(如錳銅和康銅)。
(2)半導(dǎo)體:導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間,而且電阻隨溫度的增加而減小,這種材料稱為半導(dǎo)體,半導(dǎo)體有熱敏特性,光敏特性,摻入微量雜質(zhì)特性。
(3)超導(dǎo)現(xiàn)象:當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時,某些材料的電阻率突然減小到零,這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象,處于這種狀態(tài)的物體叫超導(dǎo)體。
1電功和電熱
(1)電功和電功率:
電流做功的實質(zhì)是電場力對電荷做功。電場力對電荷做功,電荷的電勢能減少,電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。因此電功W=qU=UIt,這是計算電功普遍適用的公式。
單位時間內(nèi)電流做的功叫電功率,P=W/t=UI,這是計算電功率普遍適用的公式。
W=UIt,P=UI{W:電功(J),U:電壓(V),I:電流(A),t:時間(s),P:電功率(W)
電源總動率、電源輸出功率、電源效率:P總=IE,P出=IU,η=P出/P總{I:電路總電流(A),E:電源電動勢(V),U:路端電壓(V),η:電源效率}
(2)焦耳定律:Q=I2Rt,式中Q表示電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量,單位是J。焦耳定律無論是對純電阻電路還是對非純電阻電路都是適用的。焦耳定律:Q=I2Rt{Q:電熱(J),I:通過導(dǎo)體的電流(A),R:導(dǎo)體的電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
(3)電功和電熱的關(guān)系
①純電阻電路消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為熱能,電功和電熱是相等的。所以有W=Q,UIt=I2Rt,U=IR(歐姆定律成立), ②非純電阻電路消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為熱能,另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能。所以有W>Q,UIt>I2Rt,U>IR(歐姆定律不成立)。
1串并聯(lián)電路
電路的串/并聯(lián) 串聯(lián)電路(P、U與R成正比) 并聯(lián)電路(P、I與R成反比)
電阻關(guān)系(串同并反) R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+
電流關(guān)系 I總=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+
電壓關(guān)系 U總=U1+U2+U3+ U總=U1=U2=U3
功率分配 P總=P1+P2+P3+ P總=P1+P2+P3+
1電動勢
(1)物理意義:反映電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量。例如一節(jié)干電池的電動勢E=15V,物理意義是指:電路閉合后,電流通過電源,每通過1C的電荷,干電池就把15J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
(2)大。旱扔陔娐分型ㄟ^1C電荷量時電源所提供的電能的數(shù)值,等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓,在閉合電路中等于內(nèi)外電路上電勢降落之和E=U外+U內(nèi)。
1閉合電路歐姆定律
(1)內(nèi)容:閉合電路的電流強度跟電源的電動勢成正比,跟閉合電路總電阻成反比。
(2)表達(dá)式:I=E/(R+r)
(3)總電流I和路端電壓U隨外電阻R的變化規(guī)律
當(dāng)R增大時,I變小,又據(jù)U=E-Ir知,U變大。當(dāng)R增大到∞時,I=0,U=E(斷路)。
當(dāng)R減小時,I變大,又據(jù)U=E-Ir知,U變小。當(dāng)R減小到零時,I=Er,U=0(短路)。
(4)閉合電路歐姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U內(nèi)+U外
{I:電路中的總電流(A),E:電源電動勢(V),R:外電路電阻(Ω),r:電源內(nèi)阻(Ω)}
1路端電壓隨電流變化關(guān)系圖像
U端=E-Ir。上式的函數(shù)圖像是一條向下傾斜的直線?v坐標(biāo)軸上的截距等于電動勢的大小;橫坐標(biāo)軸上的截距等于短路電流I短;圖線的斜率值等于電源內(nèi)阻的大小。
1閉合電路中的三個功率
(1)電源的總功率:就是電源提供的總功率,即電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率,也叫電源消耗的功率P總=EI。
(2)電源輸出功率:整個外電路上消耗的電功率。對于純電阻電路,電源的輸出功率。
P出=I2R=[E/(R+r)]2R,當(dāng)R=r時,電源輸出功率最大,其最大輸出功率為Pmax=E2/4r
(3)電源內(nèi)耗功率:內(nèi)電路上消耗的電功率P內(nèi)=U內(nèi)I=I2r
(4)電源的效率:指電源的輸出功率與電源的功率之比,即η=P出/P總=IU/IE=U/E。
1電阻的測量
原理是歐姆定律。因此只要用電壓表測出電阻兩端的電壓,用安培表測出通過電流,用R=U/I即可得到阻值。
、賰(nèi)、外接的判斷方法:若Rx大大大于RA,采用內(nèi)接法;Rx小小小于RV,采用外接法。②滑動變阻器的兩種接法:分壓法的優(yōu)勢是電壓變化范圍大;限流接法的優(yōu)勢在于電路連接簡便,附加功率損耗小。當(dāng)兩種接法均能滿足實驗要求時,一般選限流接法。當(dāng)負(fù)載RL較小、變阻器總阻值較大時(RL的幾倍),一般用限流接法。但以下三種情況必須采用分壓式接法:
a.要使某部分電路的電壓或電流從零開始連接調(diào)節(jié),只有分壓電路才能滿足。
b.如果實驗所提供的電壓表、電流表量程或電阻元件允許最大電流較小,采用限流接法時,無論怎樣調(diào)節(jié),電路中實際電流(壓)都會超過電表量程或電阻元件允許的最大電流(壓),為了保護(hù)電表或電阻元件免受損壞,必須要采用分壓接法電路。
c.伏安法測電阻實驗中,若所用的變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測電阻阻值,采用限流接法時,即使變阻器觸頭從一端滑至另一端,待測電阻上的電流(壓)變化也很小,這不利于多次測量求平均值或用圖像法處理數(shù)據(jù)。為了在變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測電阻阻值的情況下能大范圍地調(diào)節(jié)待測電阻上的電流(壓),應(yīng)選擇變阻器的分壓接法。
伏安法測電阻
電流表內(nèi)接法: 電流表外接法:
電壓表示數(shù):U=UR+UA 電流表示數(shù):I=IR+IV
Rx的測量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真 Rx的測量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)
選用電路條件Rx>>RA [或Rx>(RARV)1/2] 選用電路條件Rx<
歐姆表測電阻
(1)電路組成 (2)測量原理
兩表筆短接后,調(diào)節(jié)Ro使電表指針滿偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被測電阻Rx后通過電表的電流為
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix與Rx對應(yīng),因此可指示被測電阻大小
(3)使用方法:機械調(diào)零、選擇量程、歐姆調(diào)零、測量讀數(shù){注意擋位(倍率)}、撥off擋。
(4)注意:測量電阻時,要與原電路斷開,選擇量程使指針在中央附近,每次換擋要重新短接歐姆調(diào)零。
1滑動變阻器的限流與分壓接法
電壓調(diào)節(jié)范圍小,電路簡單,功耗小 電壓調(diào)節(jié)范圍大,電路復(fù)雜,功耗較大
便于調(diào)節(jié)電壓的選擇條件Rp>Rx 便于調(diào)節(jié)電壓的選擇條件Rp
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