基础物理 19稳恒电流和电路
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新高考物理类知识点汇总随着教育改革的不断推进,新高考的实施将为学生提供更多的选择和更广阔的发展空间。
物理作为一门重要的科学学科,在新高考的考试内容中也占据了重要地位。
本文将对新高考物理类知识点进行梳理和总结,帮助广大学生更好地备考。
一、基本物理概念物理学是一门探究物质宇宙本质规律的科学,必须从基本物理概念开始。
基本物理概念包括质量、时间、长度、速度、加速度、力等。
学生需要了解这些基本概念的定义、单位和相互关系,弄清楚物理学所涉及的基本量和导出量。
二、力学力学是研究物体运动的科学,是物理学的基础和核心。
力学的主要内容包括牛顿运动定律、运动学、动力学、万有引力和机械能等。
1. 牛顿运动定律牛顿运动定律是力学的基石,有三个定律:第一定律(惯性定律)、第二定律(运动定律)和第三定律(作用与反作用定律)。
学生需要理解并能够应用这三个定律进行解题。
2. 运动学运动学主要研究物体的运动状态,包括匀速直线运动、变速直线运动和曲线运动等。
学生需要熟练掌握匀速直线运动的相关概念和运动规律,能够应用公式解决相关问题。
3. 动力学动力学是研究物体运动原因和变化规律的学科,主要包括牛顿第二定律和动量定理。
学生需要理解牛顿第二定律的含义和应用,掌握动量定理的概念和计算方法。
4. 万有引力万有引力是描述天体之间相互作用力的规律,由牛顿提出。
学生需要理解万有引力的概念和计算方法,了解地球引力和卫星运动等相关内容。
5. 机械能机械能是描述物体在力的作用下能量的转化和守恒的规律,包括动能和势能。
学生需要理解机械能转化和守恒的原理,能够应用机械能守恒定律解决相关问题。
三、电学电学是研究电荷和电场、电流、电阻、电势差和电功等现象和规律的学科。
电学的主要内容包括静电学、稳恒电流、电路和电磁感应等。
1. 静电学静电学研究电荷间相互作用的规律,包括电荷、电场、电势差和电容等。
学生需要了解电荷的基本性质和相互作用规律,掌握电场和电势差的概念与计算方法。
高考物理稳恒电流解题技巧分析及练习题一、稳恒电流专项训练1.材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1+αt ),其中α称为电阻温度系数,ρ0是材料在t =0℃时的电阻率.在一定的温度范围内α是与温度无关的常量.金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温度系数.利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻.已知:在0℃时,铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m ,碳的电阻率为3.5×10-5Ω·m ;在0℃附近,铜的电阻温度系数为3.9×10-3℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m 的导体,要求其电阻在0℃附近不随温度变化,求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化). 【答案】3.8×10-3m 【解析】 【分析】 【详解】设所需碳棒的长度为L 1,电阻率为1ρ,电阻恒温系数为1α;铜棒的长度为2L ,电阻率为2ρ,电阻恒温系数为2α.根据题意有1101)l t ρρα=+(①2202)l t ρρα=+(②式中1020ρρ、分别为碳和铜在0℃时的电阻率. 设碳棒的电阻为1R ,铜棒的电阻为2R ,有111L R S ρ=③,222LR Sρ=④ 式中S 为碳棒与铜棒的横截面积.碳棒和铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为12R R R =+⑤,012L L L =+⑥式中0 1.0m L = 联立以上各式得:10112022121020L L L L R t S S Sραραρρ+=++⑦ 要使电阻R 不随温度t 变化,⑦式中t 的系数必须为零.即101120220L L ραρα+=⑧ 联立⑥⑧得:20210202101L L ραραρα=-⑨代入数据解得:313810m L -=⨯.⑩ 【点睛】考点:考查了电阻定律的综合应用本题分析过程非常复杂,难度较大,关键是对题中的信息能够吃投,比如哦要使电阻R 不随温度t 变化,需要满足的条件2.如图所示,已知电源电动势E=20V ,内阻r=lΩ,当接入固定电阻R=3Ω时,电路中标有“3V,6W”的灯泡L 和内阻R D =1Ω的小型直流电动机D 都恰能正常工作.试求:(1)流过灯泡的电流 (2)固定电阻的发热功率 (3)电动机输出的机械功率 【答案】(1)2A (2)7V (3)12W 【解析】(1)接通电路后,小灯泡正常工作,由灯泡上的额定电压U 和额定功率P 的数值 可得流过灯泡的电流为:=2A(2)根据热功率公式,可得固定电阻的发热功率:=12W(3)根据闭合电路欧姆定律,可知电动机两端的电压:=9V电动机消耗的功率:=18W一部分是线圈内阻的发热功率:=4W另一部分转换为机械功率输出,则=14W【点睛】(1)由灯泡正常发光,可以求出灯泡中的电流;(2)知道电阻中流过的电流,就可利用热功率方程,求出热功率;(3)电动机消耗的电功率有两个去向:一部分是线圈内阻的发热功率;另一部分转化为机械功率输出。
高中物理竞赛辅导讲义第8篇 稳恒电流【知识梳理】一、基尔霍夫定律(适用于任何复杂电路) 1. 基尔霍夫第一定律(节点电流定律)流入电路任一节点(三条以上支路汇合点)的电流强度之和等于流出该节点的电流强度之和。
即∑I =0。
若某复杂电路有n 个节点,但只有(n −1)个独立的方程式。
2. 基尔霍夫第二定律(回路电压定律)对于电路中任一回路,沿回路环绕一周,电势降落的代数和为零。
即∑U =0。
若某复杂电路有m 个独立回路,就可写出m 个独立方程式。
二、等效电源定理1. 等效电压源定理(戴维宁定理)两端有源网络可以等效于一个电压源,其电动势等于网络的开路端电压,其内阻等于从网络两端看除源(将电动势短路,内阻仍保留在网络中)网络的电阻。
2. 等效电流源定理(诺尔顿定理)两端有源网络可等效于一个电流源,电流源的电流I 0等于网络两端短路时流经两端点的电流,内阻等于从网络两端看除源网络的电阻。
三、叠加原理若电路中有多个电源,则通过电路中任一支路的电流等于各个电动势单独存在时,在该支路产生的电流之和(代数和)。
四、Y−△电路的等效代换如图所示的(a )(b )分别为Y 网络和△网络,两个网络中的6个电阻满足一定关系时完全等效。
1. Y 网络变换为△网络122331123R R R R R R R R ++=, 122331231R R R R R R R R ++=122331312R R R R R R R R ++=2. △网络变换为Y 网络12311122331R R R R R R =++,23122122331R R R R R R =++,31233122331R R R R R R =++五、电流强度与电流密度 1.电流强度 (1)定义式:q I t∆=∆。
(2)宏观决定式:U I R=。
(3)微观决定式:I neSv =。
2.电流密度在通常的电路问题中,流过导线截面的电流用电流强度描述就可以了,但在讨论大块导体中电流的流动情况时,用电流强度描述就过于粗糙了。
高二物理 第十四章稳恒电流第一节、第二节、第三节 知识精讲 人教版【本讲教育信息】一. 教学内容:第十四章稳恒电流第一节欧姆定律第二节电阻定律电阻率第三节半导体与其应用二. 知识要点:1. 电流电流的定义式:tq I =,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,约为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。
sl R ρ= 〔1〕ρ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 。
〔2〕纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。
〔3〕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〔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RU I =〔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,电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。
[例1] 实验室用的小灯泡灯丝的I —U 特性曲线可用以下哪个图象来表示〔 〕解:灯丝在温度达到一定值时会发光发热,而且温度能达到很高,因此必须考虑到灯丝的电阻随温度的变化而变化。
2019年高中物理竞赛辅导北京领航元旦班第二讲:稳恒电流考纲:欧姆定律电阻率和温度的关系电功和电功率电阻的串、并联电动势闭合电路的欧姆定律一段含源电路的欧姆定律※基尔霍夫定律电流表电压表欧姆表惠斯通电桥补偿电路第一部分:相关物理量的计算一、电阻的计算例1.在00C下,两根长、粗相同的均匀导线1和2。
导线2的电阻率比导线1的电阻率大,是它的k倍,它们的电阻率温度系数分别为α1和α2。
求由这两根导线串联、并联后组成的部分电路的电阻率温度系数。
例2.半径分别为a、b(a<b)的两个同心金属球面中间填充了电导率为σ、介电常数为ε的均匀介质。
以这两个金属球面为两极,试求两极间的电阻,并讨论b时的情况;∞→例3.半径分别为a、b,长为L(a<b<<L)的两薄壁金属圆筒同轴放置,其间充以电阻率为ρ的均匀介质。
内、外圆筒间加电压U。
忽略边缘效应。
求流经内、外圆筒的电流强度I;二、电流(或电流密度)的计算例4.半径为R的薄壁球形导体,球心在O点,球面上有A、B和C,三条半径OA、OB和OC相互垂直。
球面上A、B两点有细导线,并由这两根细导线接至电源。
已知通过电源的电流为I0进入球面A点,再由球面B点流出,如图所示。
求C处的电流密度(在球面上垂直于电流方向单位长度上流过的电流)。
例5.在一块很大的电阻材料的水平面上,竖直地、并排插四根金属针,相邻针间距离均为d,针与表面接触良好。
外边两针接电源,中间两针接电压表,如图所示。
设流过电源的电流为I,电压表示数为U,求材料的电阻率ρ。
三、欧姆定律和焦耳定律的应用例7.气体放电管在通过被激放电情况下,流经的电流强度I与两极间的电压U 存在非线性关系,因而它是一个非线性元件。
为了简化,把气体放电管中流经的电流强度I与管子两极间的电压U视为存在图中所示的理想化关系。
现在将这个气体放电管与一阻值为R=107Ω的电阻器串联,接到充电至U C0=300V、电容为C=10-3F的电容器上。
物理电流和电路知识点1. 电流的基础概念- 电流定义:电流(I)是指单位时间内通过导体横截面的电荷流量。
- 单位:安培(A)。
- 方向:电流的方向是正电荷移动的方向。
2. 电压与电流的关系- 电压(V):电势能的差异,是推动电荷移动的力量。
- 欧姆定律:V = IR,其中R是电阻,I是电流,V是电压。
3. 电阻- 定义:电阻(R)是阻碍电流流动的程度。
- 单位:欧姆(Ω)。
- 影响因素:材料、长度、横截面积和温度。
4. 串联和并联电路- 串联电路:电阻器首尾相连,电流只有一条路径。
- 并联电路:电阻器头尾相对连接,电流有多条路径。
- 串联电阻的总电阻:R总 = R1 + R2 + ... + Rn- 并联电阻的总电阻:1/R总 = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn5. 电路元件- 电源:提供电压的设备,如电池、发电机。
- 电阻器:限制电流的组件。
- 电容器:存储电能的组件,能在电路中储存和释放电荷。
- 电感器:对电流变化产生感应电动势的组件。
6. 交流电(AC)与直流电(DC)- 直流电:电流方向恒定不变的电流。
- 交流电:电流方向周期性变化的电流。
7. 电路分析- 基尔霍夫电流定律(KCL):节点处电流的总和为零。
- 基尔霍夫电压定律(KVL):闭合回路中电压的总和为零。
8. 电磁感应- 法拉第定律:通过闭合回路的电动势与穿过回路的磁通量的变化率成正比。
- 洛伦兹力:电荷在磁场中受到的力,F = q(v × B),其中q是电荷,v是电荷的速度,B是磁场。
9. 电磁波- 电磁波是由变化的电场和磁场组成的波动现象。
- 电磁波传播不需要介质,可以在真空中传播。
10. 电路的实际应用- 家庭电路:包括照明、插座等。
- 工业电路:用于驱动机械设备。
- 电子设备:如计算机、手机等。
以上是物理电流和电路的基本知识点,涵盖了电流的定义、电路的基本组成、电路分析方法以及电磁现象等。
这些知识点是理解和设计电路的基础,对于学习电子工程和物理学至关重要。
稳恒电流1.电流---(1)定义:电荷的定向移动形成电流. (2)电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.在外电路中电流由高电势点流向低电势点,在电源的内部电流由低电势点流向高电势点(由负极流向正极).2.电流强度: ------(1)定义:通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值,I=q/t(2)在国际单位制中电流的单位是安.1mA=10-3A,1μA=10-6A(3)电流强度的定义式中,如果是正、负离子同时定向移动,q应为正负离子的电荷量和.2.电阻--(1)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. (2)定义式:R=U/I,单位:Ω(3)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.3★★.电阻定律(1)内容:在温度不变时,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.(2)公式:R=ρL/S. (3)适用条件:①粗细均匀的导线;②浓度均匀的电解液.4.电阻率:反映了材料对电流的阻碍作用.(1)有些材料的电阻率随温度升高而增大(如金属);有些材料的电阻率随温度升高而减小(如半导体和绝缘体);有些材料的电阻率几乎不受温度影响(如锰铜和康铜).(2)半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间,而且电阻随温度的增加而减小,这种材料称为半导体,半导体有热敏特性,光敏特性,掺入微量杂质特性. (3)超导现象:当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫超导现象,处于这种状态的物体叫超导体.5.电功和电热(1)电功和电功率:电流做功的实质是电场力对电荷做功.电场力对电荷做功,电荷的电势能减少,电势能转化为其他形式的能.因此电功W=qU=UIt,这是计算电功普遍适用的公式. 单位时间内电流做的功叫电功率,P=W/t=UI,这是计算电功率普遍适用的公式. (2)★焦耳定律:Q=I 2 Rt,式中Q表示电流通过导体产生的热量,单位是J.焦耳定律无论是对纯电阻电路还是对非纯电阻电路都是适用的.(3)电功和电热的关系①纯电阻电路消耗的电能全部转化为热能,电功和电热是相等的.所以有W=Q,UIt=I 2 Rt,U=IR(欧姆定律成立),②非纯电阻电路消耗的电能一部分转化为热能,另一部分转化为其他形式的能.所以有W>Q,UIt>I 2 Rt,U>IR(欧姆定律不成立).★ 6.串并联电路电路串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I 与R成反比)电阻关系 R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+电流关系 I总=I1=I2=I3I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+7.电动势 --(1)物理意义:反映电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量.例如一节干电池的电动势E=15V,物理意义是指:电路闭合后,电流通过电源,每通过1C的电荷,干电池就把15J的化学能转化为电能.(2)大小:等于电路中通过1C电荷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.★★ 8.闭合电路欧姆定律(1)内容:闭合电路的电流强度跟电源的电动势成正比,跟闭合电路总电阻成反比.(2)表达式:I=E/(R+r)(3)总电流I和路端电压U随外电阻R的变化规律当R增大时,I变小,又据U=E-Ir知,U变大.当R增大到∞时,I=0,U=E(断路).当R减小时,I变大,又据U=E-Ir知,U变小.当R减小到零时,I=E r ,U=0(短路).9.路端电压随电流变化关系图像U端=E-Ir.上式的函数图像是一条向下倾斜的直线.纵坐标轴上的截距等于电动势的大小;横坐标轴上的截距等于短路电流I短;图线的斜率值等于电源内阻的大小.10.闭合电路中的三个功率(1)电源的总功率:就是电源提供的总功率,即电源将其他形式的能转化为电能的功率,也叫电源消耗的功率 P总=EI.(2)电源输出功率:整个外电路上消耗的电功率.对于纯电阻电路,电源的输出功率.P出=I 2 R=[E/(R+r)] 2 R ,当R=r时,电源输出功率最大,其最大输出功率为Pmax=E 2/ 4r(3)电源内耗功率:内电路上消耗的电功率 P内 =U内I=I 2 r(4)电源的效率:指电源的输出功率与电源的功率之比,即η=P出 /P总=IU/IE =U /E .11.电阻的测量原理是欧姆定律.因此只要用电压表测出电阻两端的电压,用安培表测出通过电流,用R=U/ I 即可得到阻值.①内、外接的判断方法:若R x 大大大于R A ,采用内接法;R x 小小小于R V ,采用外接法.②滑动变阻器的两种接法:分压法的优势是电压变化范围大;限流接法的优势在于电路连接简便,附加功率损耗小.当两种接法均能满足实验要求时,一般选限流接法.当负载RL较小、变阻器总阻值较大时(RL的几倍),一般用限流接法.但以下三种情况必须采用分压式接法:a.要使某部分电路的电压或电流从零开始连接调节,只有分压电路才能满足.b.如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电流较小,采用限流接法时,无论怎样调节,电路中实际电流(压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(压),为了保护电表或电阻元件免受损坏,必须要采用分压接法电路.c.伏安法测电阻实验中,若所用的变阻器阻值远小于待测电阻阻值,采用限流接法时,即使变阻器触头从一端滑至另一端,待测电阻上的电流(压)变化也很小,这不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据.为了在变阻器阻值远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流(压),应选择变阻器的分压接法.交变电流1.交变电流:大小和方向都随时间作周期性变化的电流,叫做交变电流.按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电.2.正弦交流电 ----(1)函数式:e=E m sinωt (其中★E m =NBSω)(2)线圈平面与中性面重合时,磁通量最大,电动势为零,磁通量的变化率为零,线圈平面与中心面垂直时,磁通量为零,电动势最大,磁通量的变化率最大.(3)若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时,交变电流的变化规律为i=I m cosωt..(4)图像:正弦交流电的电动势e、电流i、和电压u,其变化规律可用函数图像描述。
稳恒电流专题考点例析稳恒电流这一章的特点是知识点多,实验多,联系实际的问题多。
欧姆定律、电阻定律、电路中的能量守恒定律是本章的基本规律。
从近年来高考的命题来看,有如下的内容或题型出现的频度较高,值得注意。
(1)电路的简化:对于一个复杂的电路,画出等效电路图,是一项基本功,也是电路分析和计算的基础。
(2)动态直流电路的分析:电路中某些元件(如滑线变阻器的阻值)的变化,会引起电流、电压、电阻、电功率等相关物理量的变化,解决这类问题涉及到的知识点多,同时还要掌握一定的思维方法,在近几年高考中已多次出现。
(3)非纯电阻电路的分析与计算。
非纯电阻电路是指电路含有电动机、电解槽等装置,这些装置的共同特点是可以将电能转化为机械能、化学能等其他形式的能量。
这是近几年高考命题的一个冷点,但有可能成为今年高考的热点。
(4)稳态、动态阻容电路的分析与计算。
此类问题往往较难,但却是高考考查的重点,几乎是年年必考。
由于此类问题能够考查考生理论联系实际的能力,对灵活运用知识的能力要求较高,所以可能成为近几年考查重点。
(6)非线性电路的分析与求解。
非线性电路包括含二极管电路和白炽电灯电路,由于这类元件的伏安特性不再是线性的,所以求解这类问题难度更大。
近几年已成为高考的热点。
一、夯实基础知识(一)电流的形成、电流强度。
1.电流的形成:电荷定向移动形成电流(注意它和热运动的区别)。
2.形成电流条件:(1)存在自由电荷;(2)存在电势差(导体两端存在电热差)。
3.电流强度:qI t=(如果是正、负离子同时定向移动形成电流,q 应是两种电荷量和) 4.注意:I 有大小,有方向,但属于标量(运算法则不符合平行四边形定则),电流传导速率就是电场传导速率不等于电荷定向移动的速率(电场传导速率等于光速)。
(二)部分电路欧姆定律。
1.公式U I R =,U IR =,U R I=.2.含义:R 一定时,I U ∝,I 一定时,U R ∝;U 一定时,1I R ∝。