高中物理第一轮总复习(第八章 恒定电流)
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恒定电流1. 电流:1) 定义:电荷的定向运动。
2) 形成条件:a) 导体中有能自由移动的电荷导体提供大量的自由电荷。
金属导体中的自由电荷是自由电子,电解液中的自由电荷是正、负离子。
b) 导体两端有电压。
3) 电流的大小——电流强度——简称电流a) 宏观定义:b) 微观定义:c) 国际单位:安培Ad) 电流的方向:规定为正电荷定向运动的方向相同(电流是标量)2. 电阻1) 物理意义:反映了导体的导电性能,即导体对电流的阻碍作用。
2) 定义式:国际单位Ω(R 既不与U 成正比,也不与I 成反比)3) 决定式(电阻定律):3. 电阻率:1) 意义:反映了材料的导电性能。
2) 定义:3) 与温度的关系金属:ρ 随T ↑ 而 ↑ 半导体:ρ 随T ↑ 而 ↓有些合金:几乎不受温度影响4. 串并联电路1) 欧姆定律:a) 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t q I =nqsv I =I UR =S LR ρ=L RS =ρ反比。
b) 表达式:或或c) 适用条件:金属或电解液导电(纯电子电路)。
2) 串联电路a) 电路中各处电流相同.I=I 1=I 2=I 3=……b) 串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和.U=U 1+U 2+U 3…… c) 串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和,即R=R 1+R 2+…+R n d) 串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比,即1212nnU U U I R R R === e) 串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比,即21212nnP P P I R R R ===3) 并联电路a) 并联电路中各支路两端的电压相同.U=U 1=U 2=U 3……b) 并联电路子路中的电流等于各支路的电流之和I=I 1+I 2+I 3=……c) 并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。
R 1=11R +21R +…+n R 15. 电功1) 意义:反映了电路消耗电能的多少,即把电能转化为其它形式的能的多少。
【高中物理】高中物理:恒定电流公式总结高中物理:恒流公式概述1.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)}2.电流强度:I=q/T{I:电流强度(a),q:时间T(c)内通过导体横向负载表面的电量,T:时间(s)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.焦耳定律:q=i2rt{q:电加热(J),I:通过导体的电流(a),R:导体的电阻值(ω),t:通电时间(s)5.纯电阻电路中:由于i=u/r,w=q,因此w=q=uit=i2rt=u2t/r6.电源的总功率比、输出功率和效率:P总=ie,P输出=IU,η=P输出/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}7.欧姆闭合定律: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)}8.电功和电功率:w=ui,P=ui{w:电功(J),u:电压(V),I:电流(a),t:时间(s),P:电功率(w)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)电流关系I总计=I1=I2=i3i和=I1+I2+i3+电压关系u总=u1+u2+u3+u总=u1=u2=u3电阻关系(相同串联、并联和反向)R串联=R1+R2+R3+1/R并联=1/R1+1/R2+1/R3+功率分配p总=p1+p2+p3+p总=p1+p2+p3+10.用欧姆表测量电阻(1)电路组成(2)测量原理短冲程后,调整RO,使仪表指针满。
ig=e/(r+rg+ro)连接测量电阻Rx后,通过仪表的电流为ix=e/(r+rg+ro+rx)=e/(r中+rx)由于IX对应于Rx,因此可以指示测量的电阻(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。
高中物理恒定电流知识点详细总结及经典例题第一节 电源和电流1.电流 电流的定义式:tqI 决定式:I =R U电流的 微观表达式I=nqvS注意: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 计算电流强度时应引起注意。
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. 来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800kV 的直线加速器加速,形成电流强度为1mA 的细柱形质子流。
已知质子电荷e =1.60×10-19C 。
这束质子流每秒打到靶上的质子数为_________。
假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距L 和4L 的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为n 1和n 2,则n 1∶n 2=_______。
第二节 电阻定律在温度不变时,导体的电阻与其长度成正比,与其横截面积成反比,即R=ρSl. A.在公式R=ρSl中,l 、S 是导体的几何特征量,比例系数ρ(电阻率)是由导体的物理特性决定的.不同的导体,它们的电阻率不相同.B.对于金属导体,它们的电阻率一般都与温度有关,温度升高时电阻率增大,导体的电阻也随之增大.电阻定律是在温度不变的条件下总结出来的物理规律,因此也只有在温度不变的条件下才能适用.温度变化时,就要考虑温度对电阻率的影响.注意物理规律的适用范围,不能随意把物理规律应用到它所适用的范围之外去..................................,这是非常重要的.根据一定条件下总结出来的物理规律作出某些推论,其正确性也必须通过实践(实验)来检验.C.有人根据欧姆定律I=R U 推导出公式R=IU,从而错误地认为导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟通过导体的电流强度成反比.对于这一错误推论,可以从两个方面来分析:第一,电阻是由导体的自由结构特性决定的,与导体两端是否有电压、有多大的电压、导体中是否有电流通过、有多大电流通过没有直接关系,加在导体上的电压大,通过的电流也大,导体的温度会升高,导体的电阻会有所变化,但这只是间接影响,而没有直接关系;第二,伏安法测电阻,是根据欧姆定律,用电压表测出电阻两端的电压,用安培表测出通过电阻的电流,由公式R=IU计算出电阻值,这是测量电阻的一种方法.D.半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间,电阻随温度的升高而减小的材料.改变半导体的温度,使半导体受到光照,在半导体中加入其他微量杂质等,可使半导体的导电性能发生显著变化,正是因为这种特性,使它在现代科学技术中发挥了重要作用.E.超导现象:当温度降低到绝对零度(0K)附近时,某些材料(金属、合金、化合物)的电阻率突然减小到零.这种现象叫做超导现象.处于这种状态的导体,叫做超导体.材料由正常状态转变为超导状态的温度叫做转变温度(记为T C ).目前高温超导体的研究已在世界范围内形成热潮,这一研究的目标是实现得到在室温条件下工作的超导材料,以使之广泛应用.例1 关于电阻率,下列说法正确的是( )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,通常都用它制作标准电阻解析 本题涉及到的知识,在教材中都有相当简洁、明确的说明,都是必须了解的基本知识,认真阅读教材,就可知道选项B 、C 、D 都是正确的.例2 下列说法中正确的是( )A.由R=U/I 可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比B.由I=U/R 可知,通过导体的电流强度跟导体两端的电压成正比,跟它的电阻成反比C.导体的电阻率由导体本身的物理条件决定,任何物理变化都不能改变导体的电阻率D.欧姆定律I=U/R ,不仅适用于金属导体的导电情况,对于别的电路也适用. 解析 由电阻定律知,导体的电阻是由本身的物理条件决定的,与加在它两端的电压和通过它的电流无关.所以A 错.导体的电阻率是由导体的材料决定的,与温度有关.温度发生变化,电阻率也会改变,所以C 错.部分电路欧姆定律只适用于电阻电路,不一定适合于一切电路,所以D 错. 故正确答案为B. 【难题巧解点拨】例1 一只标有“220V 60W ”的白炽灯泡,加上的电压U 由零逐渐增大到220V.在此过程中,电压U 和电流I 的关系可用图线表示.在如图所示的四个图线中,肯定不符合实际的是( )解析 由电阻的定义式R=IU知:在U —I 图线上,某一点的纵坐标U 和该点的横坐标I 的比值U/I 就对应着电阻值R.由于白炽灯泡钨丝的电阻会随温度的升高而增大,当白炽灯上加的电压从零逐渐增大到220V 时,钨丝由红变到白炽,灯丝的温度不断升高,电阻将不断增大.A 图线表示U/I 为一定值,说明电阻不变,不符要求;C 图线上各点的U/I 值随U 的增大而减小,也不符合实际;D 图线中U/I 的值开始随U 的增大而增大,后来随U 的增大而减小,也不符合实际;只有B 图线中U/I 的值随U 的增大而变化,符合实际.此答案应选A 、C 、D.评注 要从题目中挖掘出电压由零逐渐增大到220V 的含义,即热功率增大,白炽灯钨丝的电阻会随温度的升高而增大.不要认为白炽灯钨丝的电阻是固定不变的,这是这道题解答的关键地方.例2 下图是a 、b 两个导体的I-U 图象:(1)在a 、b 两个导体加上相同的电压时,通过它们的电流强度I A ∶I B = . (2)在a 、b 两个导体中通过相等的电流时,加在它们两端的电压U A ∶U B = . (3)a 、b 两个导体的电阻R A ∶R B = . 解析 本题给出的是I-U 图象,纵轴表示通过导体的电流,横轴表示加在导体两端的电压.(1)加在a 、b 两端的电压相等时,通过它们的电流比为B A I I =︒︒30tan 60tan =3/13=13 (2)通过a 、b 的电流相等时,a 、b 两端的电压比为B A U U =︒︒30cot 60cot =33/1=31(3)由(1)或(2)都可以推导出a 、b 两个导体的电阻比为B A R R =311.电功和电功率(1)电功是电流通过一段电路时,电能转化为其他形式能(电场能、机械能、化学能或内能等)的量度。
高中物理:恒定电流知识点一、振荡电流的产生电磁振荡1、电磁振荡:在振荡电路里产生振荡电流的过程中,由容器极板上的电荷,通过线圈的电流,以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化的现象,叫做电磁振荡。
2、LC振荡电路由自感线圈和电容器组成的电路就是最简单的振荡电路,简称LC回路。
在LC回路里,产生的大小和方向都做周期性变化的电流,叫做振荡电流。
如图所示,先将电键S和1接触,电键闭合后电源给电容器C充电,然后S和2接触,在LC回路中就出现了振荡电流。
大小与方向都做同期性变化的电流叫振荡电流.3、电磁振荡本质(1)从振荡的表象上看:LC振荡过程实际上是通过线圈L对电容器C充、放电的过程。
(2)从物理本质上看:LC振荡过程实质上是磁场能和电场能之间通过充、放电的形式相互转化的过程。
4、振荡的周期和频率电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫做周期。
一秒钟内完成的周期性变化的次数叫做频率。
在电磁振荡发生时,如果不存在能量损失,也不受外界其它因素的影响,这时的振荡周期和频率叫做振荡电路的固有周期和固有频率,简称振荡电路的周期和频率。
理论研究表明,周期T和频率f跟自感系数L和电容C的关系:f=1/T注意:当电路定了,该电路的周期与频率就是定值,与电路中电流的大小,电容器上带电量多少无关.5.LC振荡过程的阶段分析和特殊状态如图所示,在O、t2、t4时刻,线圈中振荡电流i为0,磁场能最小,而电容器极板间电压u恰好达到最大值,电场能最多,在t1、t3时刻则正相反,振荡电流、磁场能均达到最大值,而电压为0,电场能最少。
在O→t1和t2→t3阶段,电流增强,磁场能增多,而电压降低,电场能减小,这是电容器放电把电场能转化为磁场能的阶段;在t1→t2和t3→t4阶段,电流减弱,磁场能减小,而电压升高,电场能增多,这是电容器充电把磁场能转化为电场能的阶段。
二、麦克斯韦电磁理论的两个基本假设变化的电场其周围产生磁场,变化的磁场其周围产生电场.(1)变化的磁(电)场将产生电(磁)场。
物理一轮知识点总结高中高中物理一轮知识点总结(人教版)一、运动的描述。
1. 质点。
- 定义:用来代替物体的有质量的点。
- 条件:物体的大小和形状对研究问题的影响可忽略不计。
例如研究地球绕太阳公转时,地球可视为质点;研究地球自转时,地球不能视为质点。
2. 参考系。
- 定义:为了描述物体的运动而假定为不动的物体。
- 选取原则:参考系的选取是任意的,但选取不同的参考系,物体的运动情况可能不同。
例如坐在行驶汽车中的乘客,以汽车为参考系是静止的,以路边的树木为参考系是运动的。
3. 坐标系。
- 为了定量地描述物体的位置及位置的变化,需要在参考系上建立坐标系。
常见的坐标系有直线坐标系、平面直角坐标系和空间直角坐标系。
4. 时间和时刻。
- 时刻:指某一瞬间,在时间轴上用点表示,如第3s末、第4s初。
- 时间:指两个时刻之间的间隔,在时间轴上用线段表示,如前3s、第3s内(指2s末到3s末这1s的时间间隔)。
5. 位移和路程。
- 位移:表示物体位置的变化,是矢量,其大小等于初位置到末位置的有向线段的长度,方向由初位置指向末位置。
- 路程:物体运动轨迹的长度,是标量。
只有在单向直线运动中,位移的大小才等于路程。
6. 速度。
- 平均速度:定义为位移与发生这个位移所用时间的比值,即v = (Δ x)/(Δ t),是矢量,其方向与位移方向相同。
- 瞬时速度:物体在某一时刻(或某一位置)的速度,是矢量。
瞬时速度的大小叫速率,是标量。
7. 加速度。
- 定义:速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值,即a=(Δ v)/(Δ t)。
- 加速度是矢量,方向与速度变化量的方向相同。
加速度描述速度变化的快慢,与速度大小、位移大小没有必然联系。
二、匀变速直线运动的研究。
1. 匀变速直线运动的基本公式。
- 速度公式:v = v_0+at。
- 位移公式:x=v_0t+(1)/(2)at^2。
- 速度 - 位移公式:v^2 - v_0^2 = 2ax。
高中物理恒定电流知识点总结1. 电流的定义与表示1.1 电流的定义电流指的是单位时间内通过导体的电荷量,用符号I 表示,单位是安培(A)。
1.2 电流的表示电流可以使用电流表进行测量,通常通过将电流表连接在电路中的一段导线上,来测量通过该导线的电流。
2. 恒定电流的特点2.1 恒定电流的定义恒定电流是指电流大小和方向保持不变的电流。
2.2 恒定电流的特点•恒定电流在电路中的各点的电势相等;•恒定电流沿闭合回路的任意路径的电势降为零;•恒定电流在电路中的分支上的电流满足分流定律;•恒定电流在电路中的两个节点之间的总电流满足聚流定律。
3. 恒定电流的电路元件3.1 电源电源是提供电流的设备,常见的电源有电池和发电机。
电源的正极和负极连接在闭合回路中的两个不同点上,使电流可以通过电路流动。
3.2 电阻电阻是用来限制电流的元件,它的单位是欧姆(Ω),用符号 R 表示。
电阻的大小决定了通过它的电流大小,根据欧姆定律,电流与电压和电阻之间存在着线性关系:I = U / R。
3.3 导线导线是电流流动的路径,通常由金属制成,具有较低的电阻,能够提供良好的电流传输。
3.4 开关开关用于控制电路的通断,当开关闭合时,电路形成闭合回路,电流可以通过;当开关断开时,电路中断,电流无法流动。
4. 恒定电流的基本定律4.1 恒定电流的欧姆定律恒定电流通过一个电阻时,电阻两端的电压与电流成正比关系,即 U = I * R,其中 U 是电压,I 是电流,R 是电阻。
4.2 恒定电流的分流定律恒定电流在分支电路中分流,分支电流与分支电阻之间成反比关系,即 I1 / I2 = R2 / R1,其中 I1 和 I2 是分支电流,R1 和 R2 是分支电阻。
4.3 恒定电流的聚流定律恒定电流在节点处聚流,节点处的总电流等于流入节点的电流之和,即 I1 = I2 + I3,其中 I1 是总电流,I2 和 I3 是流入节点的电流。
5. 恒定电流的应用5.1 电路中各元件之间的关系恒定电流的知识可以用于解析电路中各元件之间的关系。
恒定电流电路基本概念和定律一、电流、电阻和电阻定律1.电流:电荷的定向移动形成电流.(1)形成电流的条件:内因是有自由移动的电荷,外因是导体两端有电势差.(2)电流强度:通过导体横截面的电量Q 与通过这些电量所用的时间t 的比值。
(定义)I=Q/t① I=Q/t ;假设导体单位体积内有n 个电子,电子定向移动的速率为v ,假若导体单位长度有N 个电子,则I =Nes v . ② 表示电流的强弱,是标量.但有方向,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.在外电路中正 →负,内电路中负 →正 ③ 单位是:安、毫安、微安1A=103mA=106μA④ 区分两种速率:电流传导速率(等于光速)和 电荷定向移动速率(机械运动速率)。
2.电阻、电阻定律(1)电阻:加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值。
R=Iu(定义)(比值定义); U-I 图线的斜率 导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与U.I 无关.(2)电阻定律:温度一定时导体的电阻R 与它的长度L 成正比,与它的横截面积S 成反比。
R=SLρ(决定) (3)电阻率:电阻率ρ是反映材料导电性能的物理量,由材料决定,但受温度的影响.二、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,跟它的电阻R 成反比。
(2)公式:RU I =(3)适用范围:适用于金属导体、电解液导体,不适用于空气导体和某些半导体器件.(4)图象:导体的伏安特性曲线-------导体中的电流随随导体两端电压变化图线,叫导体的伏安特性曲线。
例如U ~I 图象。
注意:①我们处理问题时,一般认为电阻为定值,不可由R=U/I 认为电阻R 随电压大而大,随电流大而小.②I 、U 、R 必须是对应关系(对应于同一段电路).即I 是过电阻的电流,U 是电阻两端的电压.三、电功、电功率1.电功:电流做功的实质:电场力移动电荷做功,(只有力才能做功);电荷的电势能⇒其它形式的能。
第八章 恒定电流一、基本概念1.电流 电流的定义式:t qI =,适用于任何电荷的定向移动形成的电流。
对于金属导体有I=nqvS (n 为单位体积内的自由电子个数,S 为导线的横截面积,v 为自由电子的定向移动速率,约10 -5m/s ,远小于电子热运动的平均速率105m/s ,更小于电场的传播速率3×108m/s ),这个公式只适用于金属导体,千万不要到处套用。
2.电阻定律导体的电阻R 跟它的长度l 成正比,跟它的横截面积S 成反比。
s lR ρ=⑴ρ是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率(反映该材料的性质,不是每根具体的导线的性质)。
单位是Ω m 。
⑵纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。
⑶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(可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧,对自由电子的定向移动的阻碍增大。
)铂较明显,可用于做温度计;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(可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电,温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大,导电能力提高)。
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 。
我国科学家在1989年把T C 提高到130K 。
现在科学家们正努力做到室温超导。
3.欧姆定律R UI =(适用于金属导体和电解液,不适用于气体导电)。
电阻的伏安特性曲线:注意I-U 曲线和U-I 曲线的区别。
还要注意:当考虑到电阻率随温度的变化时,电阻的伏安特性I-U 特性曲线可用以下哪个图象来表示:解:灯丝在通电后一定会发热,当温度达到一定值时才会发出可见光,这时温度能达到很高,因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化。
随着电压的升高,电流增大,灯丝的电功率将会增大,温度升高,电阻率也将随之增大,电阻增大,。
U 越大I-U 曲线上对应点于原点连线的斜率必然越小,选A 。
例2. 下图所列的4个图象中,最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功A. C. D.率P 与电压平方U 2之间的函数关系的是以下哪个图象A.B. C. D.解:此图象描述P 随U 2变化的规律,由功率表达式知:RU P 2=,U 越大,电阻越大,图象上对应点与原点连线的斜率越小。
选C 。
4.电功和电热电功就是电场力做的功,因此是W=UIt ;由焦耳定律,电热Q=I 2Rt 。
其微观解释是:电流通过金属导体时,自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰,使离子的热运动加剧,而电子速率减小,可以认为自由电子只以某一速率定向移动,电能没有转化为电子的动能,只转化为内能。
⑴对纯电阻而言,电功等于电热:W=Q=UIt =I 2R t =t R U2⑵对非纯电阻电路(如电动机和电解槽),由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能,所以电功必然大于电热:W >Q ,这时电功只能用W=UIt 计算,电热只能用Q=I 2Rt 计算,两式不能通用。
例3. 某一电动机,当电压U 1=10V 时带不动负载,因此不转动,这时电流为I 1=2A 。
当电压为U 2=36V 时能带动负载正常运转,这时电流为I 2=1A 。
求这时电动机的机械功率是多大? 解:电动机不转时可视为为纯电阻,由欧姆定律得,Ω==511I U R ,这个电阻可认为是不变的。
电动机正常转动时,输入的电功率为P 电=U 2I 2=36W ,内部消耗的热功率P 热=R I 22=5W ,所以机械功率P =31W由这道例题可知:电动机在启动时电流较大,容易被烧坏;正常运转时电流反而较小。
例4. 来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800kV 的直线加速器加速,形成电流强度为1mA 的细柱形质子流。
已知质子电荷e =1.60×10-19C 。
这束质子流每秒打到靶上的质子数为_________。
假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距L 和4L 的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为n 1和n 2,则n 1∶n 2=_______。
解:按定义,.1025.6,15⨯==∴=e It nt neI 由于各处电流相同,设这段长度为l ,其中的质子数为n 个,则由v n l nevI v lt t neI 1,∝∴===得和。
而12,,212212==∴∝∴=s s n n s v as v二、串并联与混联电路1.应用欧姆定律须注意对应性。
2选定研究对象电阻R后,I必须是通过这只电阻R的电流,U必须是这只电阻R两端的电压。
该公式只能直接用于纯电阻电路,不能直接用于含有电动机、电解槽等用电器的电路。
2.公式选取的灵活性。
⑴计算电流,除了用RUI 外,还经常用并联电路总电流和分电流的关系:I=I1+I2⑵计算电压,除了用U=IR外,还经常用串联电路总电压和分电压的关系:U=U1+U2⑶计算电功率,无论串联、并联还是混联,总功率都等于各电阻功率之和:P=P1+P2对纯电阻,电功率的计算有多种方法:P=UI=I2R=RU2以上公式I=I1+I2、U=U1+U2和P=P1+P2既可用于纯电阻电路,也可用于非纯电阻电路。
既可以用于恒定电流,也可以用于交变电流。
例5. 已知如图,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω,则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。
解:本题解法很多,注意灵活、巧妙。
经过观察发现三只电阻的电流关系最简单:电流之比是I1∶I2∶I3=1∶2∶3;还可以发现左面两只电阻并联后总阻值为2Ω,因此电压之比是U1∶U2∶U3=1∶1∶2;在此基础上利用P=UI,得P1∶P2∶P3=1∶2∶6例6. 已知如图,两只灯泡L1、L2分别标有“110V,60W”和“110V,100W”,另外有一只滑动变阻器R,将它们连接后接入220V的电路中,要求两灯泡都正常发光,并使整个电路消耗的总功率最小,应使用下面哪个电路?A.解:A、C两图中灯泡不能正常发光。
B、D中两灯泡都能正常发光,它们的特点是左右两部分的电流、电压都相同,因此消耗的电功率一定相等。
可以直接看出:B图总功率为200W,D图总功率为320W,所以选B。
例7. 实验表明,通过某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流I跟电压U之间遵循I =kU 3的规律,其中U表示棒两端的电势差,k=0.02A/V3。
现将该棒与一个可变电阻器R串联在一起后,接在一个内阻可以忽略不计,电动势为6.0V的电源上。
求:⑴当串联的可变电阻器阻值R多大时,电路中的电流为0.16A?⑵当串联的可变电阻器阻值R多大时,棒上消耗的电功率是电阻R上消耗电功率的1/5?解:画出示意图如右。
⑴由I =kU 3和I=0.16A,可求得棒两端电压为2V,因此变阻器两端电压为4V,由欧姆定律得阻值为25Ω。
⑵由于棒和变阻器是串联关系,电流相等,电压跟功率成正比,棒两端电压为1V,由I =kU3得电流为0.02A,变阻器两端电压为5V,因此电阻为250Ω。
例8. 左图甲为分压器接法电路图,电源电动势为E,内阻不计,变阻器总电阻为r。
闭合电键S后,负载电阻R两端的电压U随变阻器本身a、L LR R R 2b两点间的阻值R x变化的图线应最接近于右图中的哪条实线A.①B.②C.③D.④解:当R x增大时,左半部分总电阻增大,右半部分电阻减小,所以R两端的电压U应增大,排除④;如果没有并联R,电压均匀增大,图线将是②;实际上并联了R,对应于同一个R x 值,左半部分分得的电压将比原来小了,所以③正确,选C。
3.对复杂电路分析,一般情况下用等势点法比较方便简洁。
⑴凡用导线直接连接的各点的电势必相等(包括用不计电阻的电流表连接的点)。
⑵在外电路,沿着电流方向电势降低。
⑶凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。
⑷不加声明的情况下,不考虑电表对电路的影响。
4.电路中有关电容器的计算。
⑴电容器跟与它并联的用电器的电压相等。
⑵在计算出电容器的带电量后,必须同时判定两板的极性,并标在图上。
⑶在充放电时,电容器两根引线上的电流方向总是相同的,所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。
⑷如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差;如果变化前后极板带电的电性改变,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。
例9. 已知如图,电源内阻不计。
为使电容器的带电量增大,可采取以下那些方法:A.增大R1B.增大R2C.增大R3D.减小R1解:由于稳定后电容器相当于断路,因此R3上无电流,电容器相当于和R2并联。
只有增大R2或减小R1才能增大电容器C两端的电压,从而增大其带电BD。
R3=20Ω,AB间电压U=6V,A端为正C=2μF,为使电容器带电量达到Q =2×10- 6C,应将R4的阻值调节到多大?解:由于R1和R2串联分压,可知R1两端电压一定为4V,由电容器的电容知:为使C的带电量为2×10-6C,其两端电压必须为1V,所以R3的电压可以为3V或5V。
因此R4应调节到20Ω或4Ω。
两次电容器上极板分别带负电和正电。
还可以得出:当R4由20Ω逐渐减小的到4Ω的全过程中,通过图中P点的电荷量应该是4×10-6C,电流方向为向下。
三、闭合电路欧姆定律1.主要物理量。
研究闭合电路,主要物理量有E、r、R、I、U,前两个是常量,后三个是变量。
闭合电路欧姆定律的表达形式有:①E =U 外+U 内 ②r R EI += (I 、R 间关系)③U=E-Ir (U 、I 间关系) ④E r R RU +=(U 、R 间关系)从③式看出:当外电路断开时(I = 0),路端电压等于电动势。
而这时用电压表去测量时,读数却应该略小于电动势(有微弱电流)。
当外电路短路时(R = 0,因而U = 0)电流最大为I m =E /r (一般不允许出现这种情况,会把电源烧坏)。
2.电源的功率和效率。
⑴功率:①电源的功率(电源的总功率)P E =EI ②电源的输出功率P 出=UI③电源内部消耗的功率P r =I 2r ⑵电源的效率:r R R E U P P E +===η(最后一个等号只适用于纯电阻电路)电源的输出功率()()r E 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r E P m 42=。
例11. 已知如图,E =6V ,r =4Ω,R 1=2Ω,R 2的变化范围是0~10Ω。