(完整版)第二章恒定电流知识点总结
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(完整版)第二章恒定电流知识点总结
第二章《恒定电流》知识点总结
一、电流
1、电流形成的条件：
电荷的定向移动。规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
2、电流强度I
①定义式：tqI 单位：安培（A）
②微观表达式：nqSvI 其中：n为自由电荷的体密度；q为自由电荷的电量;S为导体的横截面积;v为自由电荷定向移动的速度。
二、电源
1、电源的作用：
①电源相当于搬运工，把负电荷从电源正极搬到电源负极，使正极积累正电荷，负极积累负电荷；
②电源使导体两端存在一定的电势差（电压）；
③电源使电路中有持续电流.
2、电动势E
①物理意义:
电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。
②定义式：
qWE非 单位：伏特（V），其大小是由电源本身决定的。
③电动势E与电势差U的区别：
电动势qWE非，非静电力做功，其他形式的能转化为电能;电势差qWU,电场力做功，电势能转化为其他形式的能。做多少功，就转化了多少能量.
三、欧姆定律 1、电阻R
①物理意义：导体对电流的阻碍作用.
②定义式:IUR 单位：欧姆（Ω）,其大小是由导体本身决定的。
③决定式:SlR，其中ρ为电阻率，反映材料的导电性能的物理量.金属导体的电阻率随着温度的升高而增大；合金的电阻率随着温度的变化而变化不明显；半导体的电阻率随着温度的升高而减小。
2、欧姆定律
RUI 注意：这是一个实验规律，I、U、R三者之间并无决定关系。
3、伏安特性曲线
I-U图像：图像越靠近U轴，导体的电阻越大。
①线性元件：
I-U图像是过原点O的直线.如R1，R2等，并且R1
②非线性元件：
I—U图像不是过原点O的直线。如A、B等
四、串并联电路的特点
电路的总功率P=P1+P2+P3
1、串联电路
①定义：用电器首尾相连的电路。
②串联电路的特点 1R2R3ROIU1R2RAB(完整版)第二章恒定电流知识点总结
321IIII；321UUUU；321RRRR;321321::::RRRUUU
2、并联电路
电路的总功率P=P1+P2+P3
①定义：用电器并排相连的电路。
②并联电路的特点
321IIII；321UUUU；3211111RRRR；3213211:1:1::RRRIII
五、焦耳定律
1、电功W与电功率P
电功UItW，单位：焦耳（J）；电功率UItWP,单位：瓦特（W）
2、电热Q
电热rtIQ2，单位：焦耳(J）;热功率rIPQ2,单位:瓦特(W）
其中：以上四式适用于任何电路，r为用电器的内阻.
3、纯电阻电路与非纯电阻电路
①纯电阻电路：
消耗的电能全部转化为电热,即W=Q；部分电路欧姆定律RUI可以使用。
②非纯电阻电路： 消耗的电能转化为电热和其他形式的能量，即W=Q＋Q其他；部分电路欧姆定律RUI不能使用。由能量守恒可得，P其他=P－PQ 。
六、闭合电路欧姆定律
如图所示,
1、流过电源的电流rREI，此公式仅适用于纯电阻电路。
2、电源电动势E=U外＋U内,此公式适用于任何电路。
注意：U外=IR，只适用于外电路是纯电阻电路，U外又称作路端电压U;U内=Ir，适用于任何电路.因此,闭合电路欧姆定律的另一种表达形式为
IrUE
3、路端电压U与回路电流I的关系
表达式：IrEU 回路电流I越大,路端电压U就越小。
其中U—I图像的截距代表电源的电动势E；U-I图像的斜率代表电源的内阻IUr；如果U轴坐标是从0开始的，U—I图像与I轴的交点代表短路电IUOErE/SERr1R2R3R(完整版)第二章恒定电流知识点总结
流rEI短.
4、路端电压U与外电路电阻R的关系
对于纯电阻电路,
路端电压RrErRERIRU1，U—R图像如下图所示:
5、功率与效率
1)电源
①电源的总功率P总=EI
②电源的输出功率P出=UI
③电源的内热功率PQ=I2r
④电源的效率%100%100EUPP总出；由能量守恒可得,P总=P出＋PQ 。对于纯电阻电路，%100rRR .电源的效率随着外电阻的增大而增大。
2)电动机
①电动机消耗电能的功率P=UI
②电动机的热功率PQ=I2r
③电动机输出的机械功率P机=P－PQ ④电动机的效率%100%100%1002UIrUUIrIUIPP机
注意:电动机正常工作时，电动机为非纯电阻电路，部分电路欧姆定律不能使用，即I≠U/r。由能量守恒可得,电动机的机械功率P机=P－PQ 。电动机不转动时，电动机可视为纯电阻电路，部分电路欧姆定律可以使用，即I=U/r 。
6、电源的输出功率P出与回路电流I的关系
电源的输出功率rErEIrrIEIPPPQ4)2(222总出,此公式适用于任何电路。
P出—I图像如下图所示：
当I=E/2r时，电源的输出功率最大为Pm=E2/4r 。此时电源的效率为
%50%100%100EIrEEU
7、电源的输出功率P出与外电阻R的关系
对于纯电阻电路，电源的输出功率为
rRrRErRRERIUIP4)()(22222出 I出POrE2rE42RUOE(完整版)第二章恒定电流知识点总结
当R=r时，电源的输出功率最大为Pm=E2/4r 。此时电源的效率为
%50%100rRR
七、电路分析
1)动态电路分析
外电阻R的变化→rREI，IrEU→回路电流I的变化，路端电压U的变化→RUI→各部分电流与电压的变化.
2）含容电路分析
分析含容电路的关键:与电容器C串联的电阻R可以看做导线;电容器C的电压UC等于与之并联的电阻R的电压U。
3)故障电路分析
①断路：电压不为0，电流为0，即电路不导通.
②短路：电压为0，电流不为0，即电路是导通的。
八、多用电表
1、电流表的改装
1)电流表的内部结构
2)当电流表的量程扩大n倍时，并联的分流电阻1nRRg .此时，电流表的内阻为ggRRRRR内 。
2、电压表的改装
1）电压表的内部结构
2）当电压表的量程扩大n倍时,串联的分压电阻gRnR)1( 。此时，电压表的内阻为gRRR内 。
3、欧姆表的改装
1）欧姆表的内部结构
2）欧姆调零之后，欧姆表的内阻为RrRRg内，由闭合电路欧姆定律可得，内REIg 。接上待测电阻Rx之后，由闭合电路欧姆定律可得，GRgREr红表笔 黑表笔 GRgRVAGRgRR出POrrE42(完整版)第二章恒定电流知识点总结
xRREI内 。红表笔接在电源的负极;黑表笔接在电源的正极。
3）测量电阻的主要步骤
①机械调零；
②选倍率(使指针尽量指在表盘的中央位置）；
③欧姆调零；
④读数＝示数×倍率.
注意：每次换倍率之后,必须重新欧姆调零。
4、多用电表的使用
1）红表笔插入多用电表的正插孔；黑表笔插入多用电表的负插孔。
2)电流总是从红表笔流入，从黑表笔流出.
3）当测量电流、电压时，红表笔的电势高于黑表笔的电势；当测量电阻时，黑表笔的电势高于红表笔的电势。
4）使用欧姆表时，被测电阻必须孤立出来.
5）读数＝精度(每一小格代表的数值)×格数n 。
6）二极管
①二极管的特性：
二极管具有单向导通性。
②正向导通时,二极管的电阻比较小；反向导通时，二极管的电阻非常大。
九、实验设计
1、指导原则
安全可行、测量准确、便于操作.
2、电路设计
1）控制电路的设计 ①限流式
调压范围：xxRRER～E
②分压式
调压范围：0～E
③选择原则
(1）待测电阻Rx远大于滑动变阻器的总电阻R，须用分压式接法；
(2）要求待测电阻Rx上电压或者电流变化范围较大,且从零开始连续可调，须用分压式接法；
(3）待测电阻Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不多,且电压、电流变化不要求从零调起时，可采用限流式接法；
(4）两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法总能耗较小。
(5）一般情况下，当R＞10Rx时,选用限流式接法;当R＜10Rx时，选用分压式接法。
2)测量电路的设计
①电流表外接法
AxRVVRSExRRSExRRI正向导通I反向导通(完整版)第二章恒定电流知识点总结
误差分析：
由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由IUR可知，R测＜R真。Rx越小，电压表分流越小，误差越小，即1xVRR，因此外接法适合测量小电阻。
②电流表内接法
误差分析：
由于电流表的分压导致电压的测量值偏大，由IUR可知,R测＞R真.Rx越大，电流表的分压越小，误差越小，即1AxRR，因此内接法适合测量大电阻。
③选择原则
当AxxVRRRR时，即VAxRRR,选用电流表外接法；当AxxVRRRR时，即VAxRRR，选用电流表内接法。
3、描绘小灯泡的伏安特性曲线
实验电路图：
注意：（1）电压的变化范围较大，且从零开始连续变化，选择分压式控制电路；（2)小灯泡的电阻一般较小,选择电流表外接法测量电路.（3）连接实物时,滑片应置于滑动变阻器的最左端。
4、测定电池的电动势和内阻
实验原理:
闭合电路欧姆定律IrUE（伏安法），IrIRE,rRUUE
实验电路图：
注意：由E=U1+I1r,E=U2+I2r可得，IrU,所以IrU。故电流变化量相同时，电源内阻大的路端电压的变化量较大.电池的内阻远远小于电压表的内阻，故此实验电路图应该选择外接法.
实验误差分析：
①外接法误差分析 SERAVrSERAVr外接法内接法SELRAVOIUAxRVAR
