十一、恒定电流
1.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}
2.欧姆定律:I=U/R {I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值(Ω)}
3.电阻、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻率(Ω?m),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)}
4.闭合电路欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U外
{I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)}
5.电功与电功率:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)}
6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电阻值(Ω),t:通电时间(s)}
7.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
8.电源总动率、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,η=P出/P总{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率}
9.电路的串/并联 串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成反比)
电阻关系(串同并反) R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+
电流关系 I总=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+
电压关系 U总=U1+U2+U3+ U总=U1=U2=U3
功率分配 P总=P1+P2+P3+ P总=P1+P2+P3+
10.欧姆表测电阻
(1)电路组成 (2)测量原理
两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被测电阻Rx后通过电表的电流为
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小
(3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)}、拨off挡。
(4)注意:测量电阻时,要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。
11.伏安法测电阻
电流表内接法: 电流表外接法:
电压表示数:U=UR+UA 电流表示数:I=IR+IV
Rx的测量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真 Rx的测量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)<R真
选用电路条件Rx>>RA [或Rx>(RARV)1/2] 选用电路条件Rx<<RV [或Rx<(RARV)1/2]
12.滑动变阻器在电路中的限流接法与分压接法
电压调节范围小,电路简单,功耗小 电压调节范围大,电路复杂,功耗较大
便于调节电压的选择条件Rp>Rx 便于调节电压的选择条件Rp<Rx
十四、交变电流(正弦式交变电流)
1.电压瞬时值e=Emsinωt 电流瞬时值i=Imsinωt;(ω=2πf)
2.电动势峰值Em=nBSω=2BLv 电流峰值(纯电阻电路中)Im=Em/R总
3.正(余)弦式交变电流有效值:E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2 ;I=Im/(2)1/2
4.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系
U1/U2=n1/n2; I1/I2=n2/n2; P入=P出
5.在远距离输电中,采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失:P损′=(P/U)2R;(P损′:输电线上损失的功率,P:输送电能的总功率,U:输送电压,R:输电线电阻)〔见第二册P198〕;
6.公式1、2、3、4中物理量及单位:ω:角频率(rad/s);t:时间(s);n:线圈匝数;B:磁感强度(T);
S:线圈的面积(m2);U:(输出)电压(V);I:电流强度(A);P:功率(W)。
注:
(1)交变电流的变化频率与发电机中线圈的转动的频率相同即:ω电=ω线,f电=f线;
(2)发电机中,线圈在中性面位置磁通量最大,感应电动势为零,过中性面电流方向就改变;
(3)有效值是根据电流热效应定义的,没有特别说明的交流数值都指有效值;
(4)理想变压器的匝数比一定时,输出电压由输入电压决定,输入电流由输出电流决定,输入功率等于输出功率,当负载的消耗的功率增大时输入功率也增大,即P出决定P入;
(5)其它相关内容:正弦交流电图象〔见第二册P190〕/电阻、电感和电容对交变电流的作用〔见第二册P193〕。
第十七章 欧姆定律
一、探究电阻上的电源跟两端电压的关系
二、欧姆定律及其应用
知识点1 电流跟电压、电阻的关系
导体中的电流跟导体两端的电压和导体的电阻有关。研究它们之间的定性关系时,我们采用控制变量法。
●研究电流跟电压的关系时,控制电阻的大小不变,通过改变导体两端的电压,研究电流随电压变化的关系。
●研究电流跟电阻的关系时,保持加在导体两端的电压不变,通过改变导体的电阻,观察电流随电阻变化的关系。
实验结论:1、导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。即:
2、导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。即:
知识点2 欧姆定律
●欧姆定律:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
(1)欧姆定律公式:
U为电源电压,单位为伏(V);I为通过导体的电流,单位为安(A);R为导体的电阻,单位为欧(Ω)。
【注意】应用欧姆定律的公式进行计算时,一定要统一到国际制单位后再进行计算。欧姆定律公式中的各个物理量具有同一性,即I,U,R是对同一段导体、同一时刻而言的。
(2),
应用欧姆定律公式以及两个变形式进行解题时,只要知道I,U,R三个量中的两个,就可以求出第三个未知物理量。在计算和理解问题的过程中千万注意,物理量的计算不同于数学上的计算,必须用对应的物理量单位才有意义,避免将物理问题数学化,应理解每个量的物理意义。
●公式的物理意义
(1)欧姆定律的公式表示,加在导体两端的电压增大几倍,导体中的电流就随着增大几倍。当导体两端的电压保持不变时,导体的电阻增大几倍,导体中的电流就减为原来的几分之一。
(2)导出式U=IR表示导体两端的电压等于通过它的电流与其电阻的乘积。
(3)导出式表示导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与其通过的电流的比值,由于同一导体的电阻一定(导体本身的性质),因此不能说成“导体的电阻与它两端的电压成正比,与通过它的电流成反比”
●运用欧姆定律公式解题技巧
解题时,为了便于分析问题,应先根据题意,画出电路图,并在图中标明已知物理量的符号、数值及未知物理量的符号,公式中的三个物理量的单位均使用国际(制)单位。
知识点3 电阻的串联与并联
●电阻的串联
(1)串联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。(相当于增加导体的长度)
(2)串联电阻的总电阻的阻值等于各分值R串=R1+R2+……Rn。
(3)n个相同电阻串联时的总电阻为:R串=nR
●电阻的并联
(1)并联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都小。(相当于增加导体的横截面积)
(2)并联电阻的总电阻的阻值得倒数等于各分电阻的阻值之和,即: 。
(3)n个相同电阻串联时的总电阻为: 。
(4)两个电阻R1和R2并联时的表达式为:R总=
知识点3:伏安法测量小灯泡的电阻
【实验原理】R=。只要测出导体两端的电压和通过导体的电流,就可以测出(通过计算得出)这个导体的电阻的大小,测量和计算时严格要求单位的统一性,即电阻的单位是Ω,电压的单位V,电流的单位是A,这种测量电阻的方法叫伏安法。
这种通过测量电压和电流来测量电阻的方法是一种间接测量法。
【实验器材】电源、开关、导线、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器。
【实验电路】
【实验步骤】
①按电路图连接实物。
②检查无误后闭合开关,使小灯泡发光,记录电压表和电流表的示数,代入公式R=算出小灯泡的电阻。
③移动滑动变阻器滑片P的位置,多测几组电压和电流值,根据R=,计算出每次的电阻值,并求出电阻的平均值。
【实验表格】
【注意事项】
①接通电源前应将开关处于断开状态,将滑动变阻器的阻值调到最大;
②连好电路后要通过试触的方法选择电压表和电流表的量程;
③滑动变阻器的作用:改变电阻两端的电压和通过的电流;保护电路。
知识点4 额定电压
●额定电压:用电器正常工作时所需的电压,叫做额定电压。如果实际电压比额定电压高很多,很可能损坏用电器;如果实际电压比额定电压低很多,用电器就不能正常工作,有时还会损坏用电器。
●额定电流:用电器在额定电压下流过的电流叫额定电流。例如,若灯泡标有“3.8V 0.3A”字样,“3.8V”是该小灯泡的额定电压,“0.3A”是该小灯泡的额定电流。一般每个用电器都标有额定电压和额
定电流值,对用电器造成损坏的原因往往是电流过大,实际电流大于额定电流时,易损坏用电器,实际电流小于额定电流时,用电器不能正常工作,有时易损坏用电器。
知识点5 短路
●定义:由于某种原因,电路中不该相连的两点被直接连在一起的现象,叫做短路。或电流不通过电器直接接通叫做短路。
●短路的危害:电源短路是十分危险的,由于导线的电阻远小于灯泡的电阻,所以通过它的电流会非常大,这样大的电流,电池或者其他电源都不能承受,电源会损坏;更为严重的是,因为电流太大,会使导线的温度升高,严重时有可能造成火灾。日常生活中我们常采用保险丝、空气开关、熔断器等防止短路或过载带来的危害。
●短路分电源短路和用电器短路两类。用电器短路时,一般认为用电器中无电流流过,不会对电路造成损害。
●电路的三种连接状态。
(1)通路:接通的电路叫通路,即闭合回路。
(2)短路:直接把导线接在电源两端叫做电源短路;直接把导线接在用电器两端叫做用电器短路。
(3)断路:断开的电路叫做断路(或开路)。
串并联电路特点
串联电路的特点:
1、电压特点:串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。即:
2、电流特点:串联电路中的电流处处相等。即:
3、电阻特点:串联电路的总电阻等于各部分电路的电阻之和。即:
4、串联正比分压。即:U1∶U2∶U3∶……∶Un=R1∶R2∶R3∶……∶Rn
并联电路的特点:
1、电压特点:并联电路中各支路电压与总电压相等。即:
2、电流特点:并联电路中干路电流等于各支路电流之和。即:
3、电阻特点:并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。即:
4并联反比分流。即:
I1∶I2∶I3∶……∶In=∶∶∶……∶
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