第三章恒定电流

第七章 恒定电流授课时间 2012年11月18日 星期 （一）课型复习课课时（一周半）10课时课 题第七章 恒定电流教学目的 及要求1.掌握电路基本概念，会用欧姆定律、电阻定律、焦耳定律分析问题2.掌握闭合电路欧姆定律，能够结合串、并联电路的特点分析问题，会分析电路动态变化问题3.掌握各种电学仪器的使用、电学各实验的方法和原理，能够设计电路、连接电路、分析电路故障，能够用表格、图像等分析实验数据重 点 电路的分析与计算是本章的重点内容.电路的分析与计算、电路基本概念的理解以及基本规律的掌握情况，是近几年高考考查的重点 难 点 电路的设计是本章的难点，也是高考实验考题的考点，教 具教学光盘 多媒体教 学 过 程备 注 第一讲电阻、电流、电功和电功率考点1 电流电流：通过导体横截面的电量跟所用时间的比值叫电流，表达式tqI =。

电流的单位：安（A ），1A ＝1C /s ，常用单位还有毫安（mA ）、微安(μA )，1A=103mA=106μA 。

在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位之一。

电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。

在金属导体中，电流方向与电子定向移动的方向相反。

但电流是标量，电流的方向表示的是电流的流向，电流的叠加是求代数和，而不是矢量和。

电流的微观表达式：I nqvS =。

对点练习：如图所示，一根截面积为S 的均匀长直橡胶 棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q ，当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时，由于棒运动而 形成的等效电流大小为( )A.vqB.C.qvSD.【解析】选A.在电荷的运动方向上假设有一截面，则在t 时间内通过截面的电荷量为Q=vt ·q ，则等效电流为 故选项A 正确. 电流微观表达式的应用【例证1】截面直径为d 、长为L 的导线，两端电压为U ，当这三个量中的一个改变时，对自由电子定向移动平均速率的影响，下列说法正确的是( ) A.电压U 加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变B.导线长度L 加倍时，自由电子定向移动的平均速率减为原来的一半C.导线截面直径d 加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变D.导线截面直径d 加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍 【互动探究】例证1中，若保持d 、L 、U 不变，而换用其他材料第1课时【解题指南】解答本题应把握以下两点： (1)两地相距l ，则输电线的总长度为2l .(2)根据欧姆定律求出A 到短路处的电阻，结合电阻定律，就可以求出短路处距A 点的距离.【总结提升】输电线问题的规范求解 1.一般解题步骤(1)分析题意画出等效电路图，确定已知条件.如电阻、输电线长度等. (2)根据欧姆定律、电阻定律等规律列出方程.(3)对列出的方程进行分析，找出最简单的解法，如本题采用了比例法. (4)求解方程，并分析计算结果的合理性.考点3 电功和电功率1.电功（1）定义：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。

电流做功的过程就是电能转化为其它形式的能的过程。

（2）计算公式：W UIt =。

电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U 、电路中的电流I 和通电时间t 三者的乘积。

电功的单位是焦耳，简称焦，符号是（J ）。

2．电功率： 计算公式：WP UI t== 一段电路上的电功率P 等于这端电路两端的电压U 和电路中的电流I 的乘积。

电功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是（W ）。

3．焦耳定律：（1）定义：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体电阻和通电时间成正比。

（2）计算公式：Q=I 2Rt 。

焦耳定律是电流热效应的实验定律，凡是要计算电热，都应首选焦耳定律。

4．电功与电热的区别（1）区别：电功是从电场理论出发的概念，是电能减小的量度，所以不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，P=IU 总是成立的。

电热是电路中的热现象（电流的热效应），是电能转化的一部分，焦耳定律Q=I 2Rt 是专门计算电热的实验定律，用Q=I 2Rt 来计算电热，不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，都是适用的。

（2）联系：①在纯电阻电路中，电功与电热相等，电能的减少全部转化为内能，此时有：W t R U Rt I IUt ===22P RU R I IU ===22②在非纯电阻电路中，电功大于电热，电能的减少量等于转化为内能的部分+转化为其它形式的能的部分，即：W=IUt=I 2Rt+E 其它 P=UI>I 2R因此P=IU 是计算电功的唯一形式，P=I 2R 是计算电热功率的唯一形式，而R U 2在此没有任何实际意义（除非U 是专指R 两端的电压）有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220 V ，60 W ”.现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量( ) A.日光灯最多 B.电烙铁最多 C.电风扇最多 D.一样多【解析】选 B.电烙铁是纯电阻用电器，即以发热为目的，电流通过它就是用来产热,而日光灯和电风扇是非纯电阻用电器，电流通过它们时产生的热量很少，电能主要转化为其他形式的能(光能和动能)，综上所述，只有B正确.电功率和热功率的计算【例证3】如图所示，在一幢居民楼里有各种不同的用电器，如电灯、电视机、洗衣机、微波炉、排油烟机等.停电时，用多用电表测得A、B间的电阻为R；供电后，设各家用电器全都同时使用时，测得A、B间电压为U，进线电流为I；经过一段时间t，从总电能表中测得这段时间内消耗的电能为W，则下列表达式用来计算该幢楼居民用电的总功率，其中正确的是( )A.P=I2R B C.P=IU D.【解题指南】解答本题时，应把握以下两点：(1)明确各种用电器是否为纯电阻用电器，例如本题中只有电灯是纯电阻，而电视机、洗衣机等都不是纯电阻.(2)要分清哪些公式是普遍适用的，哪些公式只适用于纯电阻电路.【变式训练】如图所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V，12 W”字样，电动机线圈的电阻R M=0.50 Ω.若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是( )A.电动机的输入功率为12 WB.电动机的输出功率为12 WC.电动机的发热功率为2 WD.整个电路消耗的电功率为22 W1.某电解池，如果在1秒钟内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流是( )A.0 AB.0.8 AC.1.6 AD.3.2 A【解析】选D.通过横截面的正离子的电量q1=1.6×10-19×2×5.0×1018 C.通过横截面的负离子的电量q2=-1.6×10-19×1.0×1019 C，则q=|q1|+|q2|=3.2 C，根据故D正确.2.下列四个图像中，最能正确地表示家庭常用的白炽灯泡在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U2之间的函数关系的是( )【解析】选C.白炽灯泡为纯电阻，其功率表达式为：而U越大，电阻越大，图像上对应点与原点连线的斜率越小，故选项C正确.第2讲电路电路的基本规律考点1 电阻的串联、并联电路串、并联的比较【见金榜】对串、并联电路电阻的四点说明1.串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大时，总电阻变大.2.并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻，任意一个电阻变大时，总电阻变大.3.无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总等于各个电阻耗电功率之和.4.当n个等值电阻R0串联或并联时，R串=nR0，对点练习：有四盏灯，如图所示连接在电路中，L1和L2都标有“220 V 100 W”字样，L3和L4都标有“220 V 40 W”字样，把电路接通后，最暗的是( )第2、3、4课时图1 A.L 1 B.L 2 C.L 3 D.L 4 考点2 部分电路欧姆定律 1.内容：导体中的电流I 跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。

欧姆定律的适用范围：金属导电和电解液导电，对气体导电不适用。

2.欧姆定律的理解及应用(1)适用范围：适用于金属导体、电解质溶液等纯电阻导电,对于气体导电，电动机、电风扇等非纯电阻则不适用.(2)公式 是电流的决定式，表示通过导体的电流I 由加在导体两端的电压U 和导体的电阻R 共同决定. (3)公式中I 、U 和R 三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体,并且U 和I 必须是导体上同一时刻的电压和电流.2．导体的伏安特性曲线：导体中的电流I 随导体两端的电压U 变化的图线，叫做导体的伏安特性曲线，如图1所示。

图线斜率的物理意义：斜率的倒数表示电阻，即R U I 1tan ==αU-I 图像与I-U 图像的比较对点练习：有a 、b 、c 、d 四个电阻，它们的I-U 关系如图所示，其中电阻最小的是( )A.aB.bC.cD.d 【解析】选A.因为在I-U 图像中，图线的斜率故斜率越大，电阻越小，因而a 的电阻最小，故选A. 考点3 闭合电路欧姆定律（1）闭合电路的组成：①内电路：电源内部的电路，其电阻称为内电阻，内电阻所降落的电压称为内电压；②外电路：电源外部的电路,其两端电压称为外电压或路端电压；③内、外电压的关系：E=U+U /.(2)闭合电路欧姆定律的内容：闭合电路里的电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比.公式：Ir U E r R EI +=+=或，公式的适用条件：外电路为纯电阻电路。

（3）路端电压与电流的关系图象(U —I 图象) 是一条直线．该线与纵轴交点的值表示电源电动势，该线的斜率表示内阻；据U=E-Ir 画出电源的U 一I 图象。

如图l 所示。

2．路端电压U 与外电阻R 之间的关系：①当外电阻R 增大时，根据r R EI +=可知，电流I 减小(E 和r 为定值)，内电压U r 减小，根据U 外=E-U r 可知路端电压增大． ②当外电阻R 减小时，根据rR EI +=可知电流I 增大，内电压U r 增大，根据U 外=E-U r 可知路端电压减小．(4).关于全电路欧姆定律的动态应用全电路欧姆定律之中的动态分析的具体步骤大体如下：(1)判断动态源及动态源总电阻的变化．进而判断闭合电路总电阻的变化情况．UI O图1α图12—7—2E 、rR S (2)依据rR EI +=，判断闭合电路干路电流的变化情况． (3)依据U=E-Ir ，判断外电路电压(路端电压)的变化情况．(4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化． 4．关于电源的功率问题(1)如图2所示，电阻R 与电源构成的一个闭合电路．电源的电动势为E ，内电阻r ，则： 电源消耗的总功率用P 总=r R E +2求解；电源的输出功率用P 出=22)(r R RE +求解； 电源的内耗功率用P 耗=22)(r R rE +求解．定值电阻的发热功率亦可用P R =I 2R 电源的效率为100⨯=总出P P η% 值得注意的是，若外电路是纯电阻电路，部分电路的欧姆定律适用：P=I 2R=U 2／R ．电源的输出功率P 外=UI=I 2R=U 2／R ．同样能量守恒的方程也就有：EI=UI+I 2r 或EI=I 2R+I 2r ,或EI=U 2/R+I 2r 。