06恒定电流

恒 定 电 流一、电荷定向移动形成电流。

1、形成电流的条件：要有自由电荷，导体两端存在电压。

即：自由电荷在电场力的作用下定向移动。

2、电流方向：正电荷定向移动的方向，负电荷定向移动的反方向。

3、电流（I ）：单位时间内流过导体横截面积的电荷量。

I=q/t q 表示电荷量，t 表示通电时间I=nqvS n ：单位体积内的自由电荷数 q ：自由电荷的电荷量v ：电荷定向移动的速率（非常小，数量级10—5m/s ） S ：导体横截面积国际单位：安培（A ） 1AmA 1mA=103μA 4、电流I 是标量，不是矢量。

二、欧姆定律：1、部分电路欧姆定律：导体中的电流与这段导体的两端的电压成正比，与这段导体的电阻成反比。

公式：I=U/R适用条件：金属、电解液、纯电阻，对气态导体、晶体管等不适用。

2、闭合电路的欧姆定律：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。

I=E/（R+r ）当外电阻增大，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小，电流增大，路端电压减小。

当电路开路时，根据U=E-Ir ，此时，U=E ；当电路短路时，E=Ir 。

3、电阻（R ）：导体对电流阻碍作用的大小。

公式： 。

R 与U 、I 无关，是导体的一种特性决定导体电阻大小的因素——导体的电阻定律：Sl R ρ=IU IU R ∆∆==ρ：导体的电阻率，ρ越大表示导体导电能力越差。

ρ的国际单位：Ω·ml 表示导体的长度，S 表示导体的横截面积。

相同条件下，温度越高导体的ρ越大。

超导现象：当温度足够低（有的接近于绝对零度）， 导体的ρ变为零。

半导体：相同条件下，温度越高导体的ρ越小。

三、串、并联电路基本关系式：电流关系 电压关系 电阻关系n 个相同的电阻比例关系串联I=I 1=I 2 U=U 1+U 2用电器分电压，电阻越大，分压越多。

R=R 1+R 2R 总=nR 0 相当于增加导体长度 总电阻大于分电阻并联I=I 1+I 2用电器分电流，电阻越大，分流越少。

3．电功与电热的关系 (1) 纯电阻电路：电流做功将电能全部转化为 热能，所以电功等于电热Q＝W. (2) 非纯电阻电路：电流做功将电能转化为热 能和其他形式的能 (如机械能、化学能等)，所 以电功大于电热，由能量守恒可知W＝Q＋E其他 或UIt＝I2Rt＋E其他
4．电功率：单位时间内电流做的功．计算公式 P＝W/t＝UI(适用于一切电路)，对于纯电阻电路 P＝I2R＝U2/R.
三、电阻和电阻率
1．电阻定义：导体两端的电压与通过导体中的电 流的比值叫导体的电阻．定义式：R＝U/I， 单位：欧姆（欧） 符号：Ω.
L 2．电阻决定式(电阻定律)：R S
适用条件：粗细均匀的导线；浓度均匀的电解液． 3．电阻意义：反映了导体的导电性能，即导体对 电流的阻碍作用． 说明：电阻是导体本身的属性，跟导体两端的电压 及通过电流无关．
四、部分电路欧姆定律和伏安特性曲线
1．部分电路欧姆定律
(1)内容：通过导体的电流跟导体两端的电压 成正比，跟导体的电阻成反比． (2)表达式： I
U R
(3)适用条件：金属或电解液导电．
2．理解伏安特性曲线的意义
图象
部分电路欧姆定律U－I图象 ①反映U和I的正比关 系 ②k＝R 伏安特性曲线I－U图象
(4)国际单位：安培(A) 1A＝103mA＝106μA
4．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电 流方向． 5．电流是标量．
6．电流的分类：方向不随时间变化的电流叫直流， 方向随时间变化的电流叫交流，大小方向都不随时 间变化的电流叫做恒定电流．
二、电源电动势
电源是将其他形式的能转化成电能的装置． 1．电源电动势 (1) 物理意义：表示电源通过非静电力做功把 其他形式的能转化为电能的本领大小． (2) 定义：在电源内部非静电力所做的功 W 与 移送的电荷量 q 的比值，叫电源的电动势，用 E 表 示．定义式为：E＝W/q.

02 电源和电阻
电源的电动势
总结词
电源的电动势是电源将其他形式的能量转换为电能的本质，是电源内部非静电力克服电场力做功的结 果。
详细描述
电源的电动势是指电源在单位时间内将单位正电荷从负极移动到正极所做的功，表示了电源将其他形 式的能量转换为电能的能力。电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极，即电势升高的方向。 常见的电源电动势有干电池、铅蓄电池等。
03
在交流电路中，由于电流和电压的相位差，电导和电阻的大小会随着频率的变 化而变化。在高频电路中，由于趋肤效应和邻近效应等因素的影响，电导和电 阻的大小会有所不同。
电容的定义和性质
01
电容是电路中另一个重要的基本物理量，表示电场中储能 的物理量。在电路中，电容是指电场中电荷量与电压的比 值，即C=Q/U。
欧姆定律和基尔霍夫定律是描述电路中电压、电流和电阻之间关系的两个基本定律。
详细描述
欧姆定律指出在纯电阻电路中，电压等于电阻乘以电流，即U=IR。基尔霍夫定律则包括两个部分，第一定律 （节点定律）指出在电路中，流入节点的电流等于流出节点的电流；第二定律（回路定律）指出在电路中，环路 电压的代数和为零。这两个定律是电路分析的基本工具，可以帮助我们解决复杂的电路问题。
04 电路分析
节点电流和回路电压法
节点电流法
通过列写电路中所有节点的电流 方程来求解电路中的电流。节点 电流法适用于具有多个支路的复 杂电路。
回路电压法
通过列写电路中所有回路的电压 方程来求解电路中的电压。回路 电压法适用于具有多个独立回路 的电路。
戴维南定理和诺顿定理
戴维南定理
任何一个线性有源二端网络，都可以等效为一个电压源和一个电阻串联的形式。 其中电压源的电压等于网络中所有电源电动势的代数和，电阻等于网络中所有 电源内阻的串联。

恒定电流一．电流：电荷的 形成电流。

tq I =，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。

在电解液导电时，是正、负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I ＝q/t 计算电流强度时q 为正、负电荷电量的代数和 。

电流的微观表达式：I=nqvS二．欧姆定律：导体中的电流I 跟 成正比，跟 成反比。

RU I =（适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电） 三. 电阻定律：在温度不变时，导体的电阻跟它的 成正比，跟它的 成反比。

表达式：R=ρS L 电阻率：ρ=LRS 注意：材料的电阻率与温度有关系：① 金属的电阻率随温度的升高而增大（铂较明显，可用于做温度计）；合金锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。

②半导体的电阻率随温度的升高而减小（热敏电阻、光敏电阻）。

③有些物质当温度接近0 K 时，电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象。

能够发生超导现象的物体叫超导体。

材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度T C 。

例子：1．在10 s 内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电量为2 C ，向左迁移的负离子所带的电量为3 C ．求电解槽中电流强度的大小。

2、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物理量，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，通常都用它们制作标准电阻3、根据部分电路欧姆定律，下列判断正确的有 （ ）A ．导体两端的电压越大，电阻就越大B ．导体中的电流越大，电阻就越小C ．比较几只电阻的I －U 图象可知，电流变化相同时，电压变化较小的图象是属于阻值较大的那个电阻的D ．由R U I =可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比四、电功、电热、电功率（1）为了更清楚地看出各概念之间区别与联系，列表如下：（2）电功和电热不相等的原因由前面的表格，我们看到，只有在纯电阻电路中才有电功等于电热，而一般情况电路中电功和电热不相等．这是因为，我们使用用电器，相当多的情况是需要其提供其它形式的能量．如电动机，消耗电能是需要让其提供机械能，如果电功等于电热，即消耗的电能全部转化为电动机线圈电阻的内能，电动机就不可能转起来，就无从提供机械能了．因而一般的电路中电功一定大于电热，从而为电路提供除内能之外的其它能量．但无论什么电路，原则上一定要有一部分电能转化为内能，因为任何电路原则上都存在电阻．所以电路中的能量关系为：其它E Q W +=，只有在纯电阻电路中W = Q ．例子： 1、关于三个公式：①UI P =，②R I P 2=③R U P 2=，下列叙述正确的是 （ ）A ．公式①适用于任何电路的电热功率B ．公式②适用于任何电路的电热功率C ．公式①、②、③适用于任何电路电功率D ．上述说法都不正确2、某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m =50kg ，电源提供给电动机的电压为U =110V ，不计各种摩擦，当电动机以v =0.9m/s 的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I =5.0A ，求电动机的线圈电阻大小（取g =10m/s 2）.五、串并联与混联电路（1）串联：电流强度 I ＝I 1＝I 2＝…＝I n电压 U ＝U 1＋U 2＋…＋U n电阻 R ＝R 1＋R 2＋…＋R n 电压分配 R R U U R R U U n n ==,2121 功率分配 R R P P R R P P nn ==,2121 （2）并联：电流强度 I ＝I 1＋I 2＋…＋I n电压 U ＝U 1＝U 2＝…＝U n 电阻n R R R R 111121+++= 电流分配 n n R R I I R R I I ==,1221 功率分配 n n R R P P R R P P ==,1221六、闭合电路欧姆定律1、电动势（1）物理意义：反映不同电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量．（2）大小：等于电路中通过1 C 电量时电源所提供的电能的数值，等于电源没有接入电路时两极间的电压，在闭合电路中等于内外电路上电势降落之和E ＝U 外＋U 内．2．闭合电路的欧姆定律闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比：I ＝r R E ．常用表达式还有：E ＝IR ＋Ir ＝U ＋U ′和U ＝E －Ir3．路端电压U 随外电阻R 变化的讨论电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，不随外电路电阻的变化而改变，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的： （1）外电路的电阻增大时，I 减小，路端电压升高；（2）外电路断开时，R ＝∞，路端电压U ＝E ；（3）外电路短路时，R ＝0，U ＝0，I ＝r E（短路电流），短路电流由电源电动势和内阻共同决定，由于r 一般很小，短路电流往往很大，极易烧坏电源或线路而引起火灾．4．路端电压与电流的关系闭合电路欧姆定律可变形为U ＝E －Ir ，E 和r 可认为是不变的，由此可以作出电源的路端电压U 与总电流I 的关系图线，如图10—2—1所示．依据公式或图线可知：图10—2—1（1）路端电压随总电流的增大而减小．（2）电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E ．在图象中，U —I 图象在纵轴上的截距表示电源的电动势．（3）路端电压为零时，即外电路短路时的电流I ＝r E．图线斜率绝对值在数值上等于内电阻．5．闭合电路中的几种电功率闭合电路的欧姆定律就是能的转化和能量守恒定律在闭合电路中的反映．由E ＝U ＋U ′可得 EI ＝UI ＋U ′I 或EIt ＝UIt ＋U ′It（1）电源的总功率： P ＝EI（2）电源内部消耗的功率：P 内＝I 2r（3）电源的输出功率： P 出＝P 总－P 内＝EI －I 2r ＝UI若外电路为纯电阻电路，还有电源的输出功率()()rE r E r R Rr r R RE P 44422222≤⋅+=+=，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为rE P m 42=。