《恒定电流》全章基本概念

第二章《恒定电流》知识点总结一、电流1、电流形成得条件:电荷得定向移动。

规定正电荷定向移动得方向为电流得方向。

2、电流强度I①定义式: 单位:安培(A)②微观表达式: 其中:n为自由电荷得体密度;q为自由电荷得电量;S为导体得横截面积;v为自由电荷定向移动得速度。

二、电源1、电源得作用: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得电势差(电压);③电源使电路中有持续电流。

2、电动势E①物理意义:电动势就是描述电源把其她形式得能转化为电能本领得物理量。

②定义式:单位:伏特(V),其大小就是由电源本身决定得。

③电动势E与电势差U得区别:电动势,非静电力做功,其她形式得能转化为电能;电势差,电场力做功,电势能转化为其她形式得能。

做多少功,就转化了多少能量。

三、欧姆定律1、电阻R①物理意义:导体对电流得阻碍作用。

②定义式: 单位:欧姆(Ω),其大小就是由导体本身决定得。

③决定式:,其中ρ为电阻率,反映材料得导电性能得物理量。

金属导体得电阻率随着温度得升高而增大;合金得电阻率随着温度得变化而变化不明显;半导体得电阻率随着温度得升高而减小。

2、欧姆定律注意:这就是一个实验规律,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,导体得电阻越大。

①线性元件:I-U图像就是过原点O得直线。

如R1,R2等,并且R1<R2。

②非线性元件:I-U图像不就是过原点O得直线。

如A、B等四、串并联电路得特点P=P1+P2+P31、串联电路①定义:用电器首尾相连得电路。

②串联电路得特点;;;2、并联电路P=P1+P2+P3①定义:用电器并排相连得电路。

②并联电路得特点;;;五、焦耳定律1、电功W与电功率P电功,单位:焦耳(J);电功率,单位:瓦特(W)2、电热Q电热,单位:焦耳(J);热功率,单位:瓦特(W)其中:以上四式适用于任何电路,r为用电器得内阻。

电磁学第四章恒定电流和电路前三章讨论了静电场，场源电荷相对于观察者是静止不动的。

从本章起讨论电荷运动时引起的有关现象。

若电荷作有规则的定向运动就会形成电流，要维持电流的存在，必须要有相应的电场，所以本章主要讨论恒定电流和电场，并引入许多重要的物理概念。

§ 4.1恒定电流一、电流、电流强度、电流密度导体放在静电场中时，导体中的自由电子在外电场作用下发生定向运动，当导体内部场强为零时，定向运动停止。

若能使内部场强不为零，定向运动就会持续下去，这时，在导体中就有电流产生。

1、电流（1）定义：带电粒子（在外电场作用下）作宏观的定向运动便形成电流（叫做电流）本章只讨论：导体内部的电流。

（2）载流子：导体中的能在电场力作用下发生定向运动的带电粒子叫做该导体的载流子，它们是形成电流的内在因素。

不同性质的导体有不同的载流子：金属导体的载流子是自由电子，酸、碱、盐的水溶液中的载流子：是正负离子等。

（3）电流的方向正电荷运动的方向为电流的方向。

结论:A :导体中电流的方向总是沿着电场方向，从高电势处指向低电势处；B :导体中的载流子为负电荷（自由电子），此时可以把电流等效为等量的正电荷沿负电荷的反方向运动形成。

2、电流强度描述，电流的大小（1）定义：单位时间内通过导体任一横截面的电荷量，叫做该截面的电流强度。

（这里的截面可以推广到任意曲面）Aq表示为：I 二lim t >0-△t（2）电流强度I是反映导体中某一截面整体特征的标量。

A qI就某S面：1=三：平均地反映了S面的电流特征。

3、电流密度J（1）定义：导体中每一点的J的方向是该点正电荷运动方向（电场方向），J的大小等于过该点并与电流方向（正电荷运动方向）垂直的单位面积上的电流强度，写为：(2) J与I有不同：I是一个标量，描写导体中的一个面;J是矢量点函数，描写导体中的一个点。

(3) J与I的普遍关系只反映了J与I的特殊关系（要求面元与J垂直），下面推dS_导J与I的一般关系nJ在导体中某点处取一任意面元dS （dS与J并非垂直），面元dS的法线方向n?与该点的J夹角为二，则dS在与J垂直的平面上的投影为：dS〕二dScos^而dl 二JdS = JdScos^ （标量）二J r?d^ = J dS（二矢量点乘仍为标量）所以通过导体中任意曲面S的电流强度I与J的关系为：I 二J dSS此式说明：一曲面上的I是J对该曲面的通量（J通量）。

第6章 恒定电流前面讨论了静电现象及其规律。

从本章开始将研究与电荷运动有关的一些现象和规律。

本章主要讨论恒定电流，6.1 电流 电流密度6.1.1 电流1、电流的产生 我们知道，导体中存在着大量的自由电子，在静电平衡条件下，导体内部的场强为零，自由电子没有宏观的定向运动。

若导体内的场强不为零，自由电子将会在电场力的作用下，逆着电场方向运动。

我们把导体中电荷的定向运动称为电流。

2、产生电流的条件：①导体中要有可以自由运动的带电粒子(电子或离子)；②导体内电场强度不为零。

若导体内部的电场不随时间变化时，驱动电荷的电场力不随时间变化，因而导体中所形成的电流将不随时间变化，这种电流称为恒定电流（或稳恒电流）。

3、电流强度 电流的强弱用电流强度来描述。

设在时间t ∆内，通过任一横截面的电量是q ∆，则通过该截面的电流强度(简称电流)为q I t∆=∆ （6–1) 式（6–1)表示电流强度等于单位时间内通过导体任—截面的电量。

如果I 不随时间变化，这种电流称为恒定电流，又叫直流电。

如果加在导体两端的电势差随时间变化，电流强度也随时间变化，这时需用瞬时电流(0t ∆→时的电流强度)来表示：0lim t q dq I t dt∆→∆==∆ （6–2） 对于恒定电流，式(6–1)和式(6–2)是等价的。

在国际单位制中，电流强度的单位是安培(符号A)其大小为每秒钟内通过导体任一截面的电量为1库仑，即 111=库仑安培秒。

它是一个基本量。

电流强度是标量，所谓电流的方向只表示电荷在导体内移动的去向。

通常规定正电荷宏观定向运动的方向为电流的方向。

6.1.2 电流密度在粗细相同和材料均匀的导体两端加上恒定电势差后，；导体内存在恒定电场，从而形成恒定电流。

电流在导体任一截面上各点的分布是相同的。

如果在导体各处粗细不同，或材料不均匀(或是大块导体)，电流在导体截面上各点的分布将是不均匀的。

电流在导体截面上各点的分布情况可用电流密度j 来描述。

1恒定电流 全章复习 预习案姓名：_________行政班：________教学班：_________ 面批：_________【知识规律导图】：【典型概念】：1、部分电路与闭合电路欧姆定律22. 部分电路与闭合电路中的U-I 图3、部分电路与闭合电路中的功率4、伏安法测电阻【预习自测】1.下列说法中正确的有（）A．导体中电荷运动就形成了电流B．国际单位制中，电流单位是安培C．电流强度有方向，它是一个矢量D．导体的横截面越大，电流越大2. 关于电动势，下列说法正确的是（）A．电源两极间的电压等于电源电动势B．电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大C．电源电动势的数值等于内、外电压之和D．电源电动势与外电路的组成无关3. 由欧姆定律I＝U/R导出U＝IR和R＝U /I ，下列叙述中正确的是( ) A．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．导体的电阻由导体本身的性质决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关C．对确定的导体，其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值D．一定的电流流过导体，电阻越大，其电压降越大4.某导体中的电流随其两端电压的变化，如图所示，则下列说法中正确的是( )A.加5 V电压时，导体的电阻约是5 ΩB.加11 V电压时，导体的电阻约是1.4 ΩC.由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小D.由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小5．不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V,40W”的灯泡，下列说法正确的是( ) A．接在110V的电路上时的功率为20W B．接在110V的电路上时的功率为10W C．接在440V的电路上时的功率为160W D．接在220V的电路上时的功率为40W36．有一起重机用的是直流电动机，如图所示，其内阻r＝0.8Ω，线路电阻R＝10Ω，电源电压U＝150V，伏特表的示数为110V，求：(1)通过电动机的电流；；(2)输入到电动机的功率P入(3)电动机的发热功率Pr，电动机输出的机械功率．7.如图所示电路中，电源的总功率是40W，R1=4Ω，R2=6Ω，a、b两点间的电压是4.8V，电源的输出功率是37.6W。

第十四章恒定电流第一节电源和电流教学目标一、知识目标1、了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。

初步体会动态平衡的思想。

2、理解电源的定义，知道电流的单位及方向的规定。

理解恒定电流。

3、经历金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程，从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。

4、理解电流的概念和定义式I=q/t，并能进行有关的计算.知道公式I=nqvS，但不要求用此公式计算.二、能力目标1、培养学生运用数学图象处理物理问题的能力，培养学生运用数学进行逻辑推理的能力.2、通过阅读教材中的阅读材料“自由电子定向移动的速率”，培养学生处理信息、获取新知识的能力.3、培养学生抽象和概括、分析和综合等思维能力以及科学的语言文字表达能力.教学重点电流的概念及定义式教学难点公式I = nqsv的推导和理解是本节课的教学难度之一，另外伏安特性曲线的物理意义也是本节课的难点教学方法启发、设问、探究、讲练相结合教学用具电脑、CAI课件课时安排1课时教学过程本节学习目标知道导体中形成电流的条件，理解电流的概念和公式I = q / t，并能进行有关的计算，知道I = nqvs 导入：从今天开始，我们一起来学习电学部分的第二章《恒定电流》。

这部分的知识，同学们在初中已经学过其中一部分，我们将在以前所学内容的基础上进一步的来挖深拓宽。

本章的实验是高考实验部分考核的重点，大家在学习时一定要引起高度注意。

本节课，我们先来学习第一节——电源和电流。

新课教学：一、电源雷电天气里，天上的闪电，一闪即逝，手电筒中的小灯泡却能持续发光。

大家知道这是为什么吗？电源。

那么，电源是个什么装置？它到底在手电筒中的小灯泡持续发光的过程中扮演着什么养的角色呢？以下例为例说明A、B两导体分别带正负电荷。

从上一章内容我们可以知道，它们周围存在电场。

若在它们之间连接一条导线，自由电子便会在静电力的作用下沿导体做定向运动，B失去电子，A得到电子，周围电场迅速减弱，A、B之间的电势差很快消失，两导体成为一个等势体，达到静电平衡。

第二章恒定电流§1、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。

①I=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，则I=neSv；假若导体单位长度有N个电子，则I＝Nev．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．③单位是：安、毫安、微安1A=103mA=106μA2．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=U/I,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: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＝ρL/S(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．①电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m,横截面积为1m2的柱形导体的电阻.②单位是:Ω·m.3．半导体与超导体(1)半导体的导电特性介于导体与绝缘体之间,电阻率约为10－5Ω·m ～106Ω·m(2)半导体的应用:①热敏电阻:能够将温度的变化转成电信号,测量这种电信号,就可以知道温度的变化.②光敏电阻:光敏电阻在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中起到自动开关的作用.③晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电路.④半导体可制成半导体激光器、半导体太阳能电池等.（3）超导体①超导现象：某些物质在温度降到绝对零度附近时,电阻率突然降到几乎为零的现象.②转变温度(T C):材料由正常状态转变为超导状态的温度③应用:超导电磁铁、超导电机等二、部分电路欧姆定律1、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。

I=U/R2、适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件．3、导体的伏安特性曲线:研究部分电路欧姆定律时,常画成I ～U 或U ～I 图象,对于线性元件伏安特性曲线是直线,对于非线性元件,伏安特性曲线是非线性的.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．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:电荷在电场中移动时,电场力做的功W ＝UIt ，电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程.2．电功率:电流做功的快慢,即电流通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功率,P=UI3．焦耳定律:电流通过一段只有电阻元件的电路时，在 t 时间内的热量Q=I 2Rt ． 纯电阻电路中W ＝UIt=U 2t/R=I 2Rt ，P=UI=U 2/R=I 2R非纯电阻电路W ＝UIt ，P=UI4．电功率与热功率之间的关系纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率． 纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等．非纯电阻电路：电机、电风扇、电解槽等，其特点是电能只有一部分转化成内能． 规律方法1．电功、电功率的计算(1)用电器正常工作的条件：①用电器两端的实际电压等于其额定电压.②用电器中的实际电流等于其额定电流．③用电器的实际电功率等于其额定功率．由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件．灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程．(2)用电器接入电路时：①纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变．②用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁.§2、 串并联电路一、串联电路①电路中各处电流相同．I=I 1=I 2=I 3=……②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……③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 ④串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比，即1212n n U U U I R R R === ⑤串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即21212n n P P P I R R R === 二、并联电路①并联电路中各支路两端的电压相同．U=U 1=U 2=U 3……②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=……③并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。

第九章 恒定电流问题9-1 两根截面不相同而材料相同的金属导体如图所示串联在一起，两端加在一定电压．问通过这两根导体的电流密度是否相同？两导体内的电场强度是否相同？如果两导体的长度相等，两导体上的电压是否相同？解 通过这两根导体内的电流强度相等, 由于两导体截面积不同, 因而其电流密度并不相同．由γ=j E 可知, 导体内的电场强度也不同．若两导体长度相等, 但横截面积不等, 即两导体电阻不相等, 所以其上的电压也不相同.9-2 在导体中，电流密度不为零（即0≠j ）的地方，电荷体密度ρ可否等于零？解 导体中电流密度不为零0≠j 处, 取一闭合曲面S . 在稳恒电流时d d 0SSγ⋅=⋅⎰⎰ j S E S =1d d SVV ρε⋅⎰⎰E S =由上可知,电荷体密度 0ρ= 同理, 在非稳恒条件下d d d 0SSVV σγρε⋅=⋅≠⎰⎰⎰j S E S =因而电荷体密度 0ρ≠9-3 如图是汽车上的自动测量油面高低装置的示意，其中变阻器R 的滑动接头连在杠杆的一端，从电流计A （作为油量表用）所指的刻度就可以知道油面的高低，这是什么道理？解 变阻器一部分与电源，电流计构成一个电路，当开关闭合，电流计上的电流I R ε='当油面降低时，变阻器中接入电路的部分电阻R '增大，电流计A 中电流减小. 所以当电流计中指示减小时，可知油面降低.9-4 如图，B A V V -是等于i ()IR ε+-，i ()IR ε--，i ()IR ε++，还是等于i ()IR ε-+呢？A B V V -等于多少？解 i ()B A V V IR ε-=+-i ()A B V V IR ε-=--9-5 如图，如图，B A V V -是等于i ()IR ε+-，i ()IR ε--，i ()IR ε++，还是等于i ()IR ε-+呢？A B V V -等于多少？解 i ()B A V V IR ε-=-+i ()A B V V IR ε-=++9-6 在什么情况下，电池的端电压可以超过它的电动势？解 由全电路欧姆定律,当电流方向与电动势方向相反时,即电池处于充电状态,电池的端电压可以超过它的电动势.习题9-1 已知铜的摩尔质量163.75g mol M -=⋅，密度38.9g cm ρ-=⋅，在铜导线里，假设每一个铜原子贡献出一个自由电子。

第十章恒定电流知识网络第1课时部分电路电功和电功率复习准备感受高考考什么?1.电流、欧姆定律、电阻和电阻定律(Ⅱ),电阻率与温度的关系,半导体及其应用.超导及其应用(Ⅰ)2.电功和电功率(Ⅱ)知道电流、电阻、电阻率的确切含义.理解电阻率与温度有关.知道半导体、超导概念并知道其应用.知道电功、电功率的概念.会应用电功、电功率公式.能熟练应用欧姆定律、电阻定律公式解应用题.怎么考？（2006重庆，23）三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别1.5V、1.5V和2.5V，它们的额定电流都为0.3A，若将它们连接成如图10-1-1甲、乙所示电路，且灯泡都正常发光.（1）试求甲图电路总电流提供和电阻R2消耗的电功率.（2）分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能.甲乙图10-1-1命题意图：考题考查欧姆定律及电功率的定义解析：（1）由题意，在图甲电路中：电路的总电流I总=I L1+I L2+I L3=0.9 AU路端=E-I总r=2.55 VU R2=U路端-U L3=0.05 VI R2=I总=0.9 A电阻R 2消耗功率 P R2=I R2U R2=0.045 W(2)图甲电源提供的电功率P 总=I 总E=0.9×3 W=2.7 W图乙电源提供的电功率P′总=I′总E′=0.3×6 W=1.8 W由于灯泡都正常发光，两电路有用功率相等，而P′总＜P 总，所以，乙图电路比甲图电路节能.答案：（1）0.9 A,0.045 W (2)图乙比图甲更节能知识清单1.形成电流的条件：一是要有自由电荷，二是要有电压.2.电流的定义：通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用的时间的比值.定义式：I=t q 决定式：I=RU 微观表达式：. 3.电阻：导体的电阻反映了导体性质，由导体本身的因素决定.电阻的定义式：R=IU . 电阻的决定式即电阻定律：R=S l ρ，其中ρ叫做材料的电阻率，反映了的导电性能.另外它的大小还与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而.4.半导体与超导体：有些材料，它们的导电性能介于导体和绝缘体之间，且电阻随温度的升高而，这种材料称为半导体.有些物质，当它的温度降低到绝对零度附近时，其电阻突然变为，这种现象叫做导现象.能够发生超导现象的物质称为超导体.材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的.5.部分电路的欧姆定律：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比.公式为I=U/R ，或写成U=IR.公式的适用范围是.研究部分电路欧姆定律时，因U 是自变量，I 是因变量，故常以U 为横轴、I 为纵轴画IU 图线，所得直线斜率tanθ=I/R.6.电功和电功率：电流做功的实质是对做功.电场力对电荷做功，电荷的电势能，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.7.电热与焦耳定律：电流通过电阻时产生的热量Q=I 2Rt ，这是普遍适用的电热公式.电热功率P 热=I 2R.复习进行三点剖析1.欧姆定律、电阻定律的应用(1)电阻定律R=S l ρ,这是电阻的决定式,其中电阻率ρ与材料及温度有关;而R=IU 是电阻的定义式;导体的电阻是由导体的材料(与温度有关)、长度、横截面积决定的,并非由电压、电流决定.(2)欧姆定律I=RU ,在运用欧姆定律解题时,要注意适用范围:金属和电解液导电(对气体导电不适用),纯电阻电路(不含电动机、电解槽的电路).(3)伏安特性曲线:用纵轴表示电流,横轴表示电压,画出的图线叫导体的伏安特性曲线.电阻不变的导体画出的图线是直线,斜率表示电阻的倒数.电阻随外界条件而变化的导体,它的伏安特性曲线是曲线,曲线上的点与原点的连线的斜率表示电阻的倒数.【例1】实验室用的小灯泡灯丝的I-U 特性曲线可用图10-1-2中的哪个图象来表示( )图10-1-2解析：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，IU 曲线上对应点与原点连线的斜率必然越小，故选A.答案：A2.电功与电热的区别（1）电功：自由电荷在电场力的作用下定向移动，电场力做的功称电功，计算公式：W=Uq=IUt（2）电热：电流流过导体时，导体上产生的热量电电热，计算公式：Q=I 2Rt（3）电功和电热的关系，纯电阻电路（电能全部转化为内能，如电炉、电烙铁、白炽灯）中，电功等电热，电功率等于热功率.即W=Q=Pt=UI=I 2Rt=R U 2t,P=P 热=UI=I 2R=R U 2. 非纯电阻电路(电能除了转化为内能外还转化为其他形式的能量,如含电动机、电解槽的电路)中,电功(W=UIt)大于电热(Q=I 2Rt),电功率(P=UI)大于热功率(P 热=I 2R).并且部分电路欧姆定律也不适用.但是根据能量守恒定律有:电功=电热+其他形式的能量.(4)含电动机、电解槽的电路是非纯电阻电路，如类题演练2,在应用电功率、热功率公式时要特别注意,只有当电机不转动时,电动机才相当于一个电阻.电动机一旦转动起来，部分电路欧姆定律就不再适用，此时电机两端电压不等于通过电机的电流与电机电阻的乘积.【例2】如图10-1-5所示，电源电动势E=10 V ，内阻r=0.5 Ω，“8 V 16 W”的灯泡恰好能正常发光，电动机也正常工作，电动机M 绕组的电阻R 0=1 Ω.求：图10-1-5(1)路端电压；(2)电动机的输出功率；(3)如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？解析：（1）由于灯泡正常发光，则电源的路端电压U=8V.(2)当电功机正常工作时，有机械能输出，此时的电动机为非纯电阻电器，对于它，欧姆定律I=U/R 不再成立，由闭合电路欧姆定律E-U+Ir 得I=r U E -=5.0810-A=4 A 流过电动机的电流I M =I-I L =I-P L /U L =4A-16/8A=4A-2A-2A电动机的输入功率P 入UI M =8×2W=16W电热功率P 热=I M 2R 0=22×1W=4W根据能的转化与守恒定律，输入功率应等于热功率与输出功率之和，则：P 出=P 入-P 热=16W-4W=12W（3）如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机相当于一个电阻.R L =U 2/P=82/16Ω=4ΩR 并=Ω+⨯=+141400R R R R L L =0.8 Ω I=131008.05.010=+=+A R r E 并 A 路端电压U=E-Ir=10V-13100×0.5V=1380V ，电动机的发热功率P 热=1)1380(202=R U W=37.9 W.答案：(1)8 V (2)12 W (3)37.9 W各个击破类题演练1图10-1-3所列的四个图象中，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率P 与电压平方U 2之间的函数关系的是()图10-1-3解析：此图象描述P 随U 2变化的规律，由功率表达式知：P=R U 2，U 越大，电灯的温度越高,电阻越大，图象上对应点的切线斜率越小.答案为C.答案：C变式提升1一个标有“220 V 60 W”的白炽灯泡，加上的电压由零逐渐增大到220 V ，在此过程中，电压（U ）和电流（I ）的关系可用如图10-1-4所示的图线表示，题中给出的四个图线中，符合实际的是（ ）图10-1-4解析：白炽灯两端电压由0 V 升高到220 V ，灯丝的温度由室温升高到很高的白炽状态，灯丝的电阻随温度的升高而增大，即灯丝的电阻随电压的升高而增大.在伏安特性曲线上，曲线的斜率随电压的升高而增大，故B 图较为合理.因此不符合实际的应为选项A 、C 、D. 答案：B类题演练2有一个直流电动机，把它接入0.2 V 电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A ；若把电动机接入2.0 V 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 A.求:（1）电动机正常工作时的输出功率是多少？（2）如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？解析：（1）电机不转时，电动机相当于一个电阻，因此线圈的电阻 r=Ω=4.02.000I U =0.5 Ω. 电动机正常工作时，根据能的转化与守恒定律，输入功率应等于热动率与输出功率之和，所以，输出功率P 出=P 入-P 热=UI-I2r=(2.0×1.0-1.02×0.5)W=1.5W.(2)如果在电动机正常工作时，转子突被卡住，电机相当于一个电阻，发热功率P 热=5.00.222=R U W=8W 答案：（1）1.5 W （2）8 W变式提升2微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3 V 的电压时，通过的电流为0.3 A ，此时电动机不转；当加在电动机两端的电压为2.0 V 时，电流为0.8 A,这时电动机正常工作.则吸尘器的效率为多少？解析：当加0.3 V 电压，电流为0.3 A 时，电动机不转，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能全部转化为热能，此时电动机也可视为纯电阻，则r=3.03.011=I U Ω=1 Ω.当加2.0V 电压，电流为0.8A,电动机正常运转,有机载能输出,此时的电动机为非线性电阻电器,消耗的电能等于转化的机械能和热能之和,转化的热功率为P=I 22r=0.82×1W=0.64W.总功率为P 0=I 2U 2=0.8×2.0W=1.6W.所以电动机的效率为η=6.164.06.10-=-P P P ×100%=60%. 答案：60%高考热身基础达标1.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的升高而增大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，通常用它们制作标准电阻解析：电阻率表示导体的导电好坏，电阻率越小，导体的导电性能越好.答案：A2.一个标有“220 V 60 W”的白炽灯泡，当用多用电表的欧姆挡去测量它的电阻时，其阻值( )A.接近于807ΩB.接近于0 ΩC.明显大于807 ΩD.明显小于807 Ω解析：用多用电表的欧姆挡去测量灯泡的电阻时，应把灯泡从电路中断开，测出的是其不发光时的电阻，由于金属的电阻率随温度的升高而增大，此时它的电阻明显小于正常发光时的电阻807 Ω.答案：D3.如图10-1-6所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等等.停电时，用多用电表测得A 、B 间的电阻为R ；供电后，各家电器同时使用，测得A 、B 间电压为U ，进线电流为I.则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是( )图10-1-6A.P=I 2R B.P=R U 2C.P=IUD.以上公式都可以 解析：因居民楼内各种电器都有，所以不是纯电阻电路，所以A 、B 、D 不对.答案：C4.(2006上海理综，9)夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行.一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系见图10图10-1-7,此空调器运行1小时用电( )图10-1-7A.1.0度B.1.5度C.2.0度D.2.5度解析：从题图可以看出.在1小时内,空调节器以0.5kW 工作的时间为20分钟,以2kW 工作的时间为40分种,故空调器1小时内用电为P 1t 1=P 2t 2=0.5×31kW ·h+2×32kW ·h=1.5k ·h=1.5度答案：B5.一直流电源给蓄电池充电，如图10-1-8所示，若蓄电池内阻为r ，电压表读数为U ，电流表的读数为I ，则输入蓄电池的电功率为_______，蓄电池的发热功率为________，电能转化为化学能的功率为_____________.图10-1-8答案：UI I 2r UI-I 2r综合运用6.(2006广东大综，36)保护自然环境，开发绿色能源，实现旅游与环境的协调发展，某植物园的建筑屋顶有太阳能发电系统，用来满足园内用电需要.已知该发电系统的输出功率为1.0×10-5- W ，输出电压为220 V.求：（1）按平均每天太阳照射6小时计，该发电系统一年（365天计）能输出多少电能？（2）该太阳能发电系统除了向10台1 000 W 的动力系统正常供电外，还可以同时供园内多少盏功率为100 W ，额定电压为220 V 的照明灯正常工作？（3）由于发电系统故障，输出电压降为110 V ，此时每盏功率为100 W 、额定电压为220 V 的照明灯消耗的功率是其正常工作时的多少倍？解析：（1）P=1.0×10-5- Wt=365×6 hE=Pt=2.19×10-5-kW ·h 或E7.884×1011J ①(2)900盏 ②(3)设P 1和U1分别为照明灯正常工作的功率和电压,P 2和U 2分别为供电系统发生故障后照明灯的实际功率和电压P 1=RU 21 ③ P 2=4)(1211P U U P = ④ 答案：7.884×1011 J (2)900盏 （3）41 7.在图10-1-9中，AB 和A′B′是长度均为L=2 km 、每km 电阻值为R=1 Ω的两根输电线.若发现在距离A 和A′等远的两点C 和C′间发生漏电，相当于在两点间连接了一个电阻.接入电动势E=90 V 、内阻不计的电源：当电源接在A 、A′之间时，测得B 、B′间的电压为U B =72 V ；当电源接在B 、B′之间时，测得A 、A′间的电压为U A =45 V .求A 与C 相距多远.图10-1-9解析：当电源接在A 、A′之间时，可以认为电流仅在A′C′CA 中流，此时U B =72 V 为漏电阻R 上的电压.设AC 和BC 间每根输电线的电阻分别为R AC 和R BC ,则有：R R R E U AC B +=2 同理,当电源接在B 、B ′之间时，则有RR R E U BC A +=2由①②两式可得：R AC =41R BC 根据电阻定律R=S l ρ∝l ，可得A 、C 间相距为l AC =51×2 km=0.4 km.答案：0.4 km拓展探究8.（2006江苏物理卷，15）电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器，他们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同.图①为某种电热式电器的简化电路图，主要元件有电阻丝R 1、R 2和自动开关S.图10-1-10（1）当自动开关S 闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？（2）用电器由照明电路供电（U=220 V ，设加热时用电器的电功率为400 W ，保温时用电器的电动功率为40 W ，则R 1和R 2分别为多大？（3）若将图①中的自动开关S 换成理想的晶体二极管D ，如图②所示，其他条件不变，求该用电器工作1小时消耗的电能.解析：（1）S 闭合，处于加热状态 ①S 断开，处于保温状态 ②P 1=RU 2③ P2=212R R U + ④ 联立③④得R1=121ΩR 2=1089Ω（3）W=P 12t +R 22t =0.22kW·h(或7.92×10-5- J) 答案：(1)S 闭合，处于加热状态，S 断开，处于保温状态(2)121Ω 1089Ω (3)0.22 kW·h(或7.92×10-5- J)教师锦囊1.复习本课时的内容时，要求学生掌握根据串、并联电路特点分析问题的方法.2.电功和电热的区别：（1）纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡等.（2）非纯电阻用电器：电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避免的热能损失.例如电动机、电解槽等.在计算时，一定要注意各种功率的关系及计算方法.第2课时 电路分析 滑动变阻器复习准备感受高考考什么？1.电阻的串、并联,串联电路的分压作用,并联电路的分流作用（Ⅱ）.串联电路各处的电流相等,各电阻两端的电压和电阻的大小成正比.并联电路各支路的电压相等,流过各支路的电流与电阻的大小成反比.2.串联、并联电路的功率分配（Ⅱ）串联电路功率与电阻成正比,并联电路的功率与电阻成反比.无论串、并联电路,总功率等于各用电器功率之和,并且会用这些关系分析计算.怎么考？（2006上海高考，11）在如图10-2-1所示电路中，闭合电键S ，当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动里，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别I 、U 1U 2和U 3表示，电表示数变化量的大小分别用△I 、△U 1、△U 2和△U 3表示，下列比值正确的是（ ）A.U 1/I 不变，△U 1/△I 不变B.U 2/I 变大，△U 2/△I 变大C.U 2/I 不变，△U 2/△I 不变 C.U 3/△I 不变 解析：I U I U 11=∆∆=R 1，由于R 1不变，故I U 1不变，I U ∆∆1不变，同理，IU 2=R 2，由于R 2变大，所以I U 2变大.但是I r R I I U ∆+∆=∆∆)(12=R 1+r ，所以I U ∆∆2不变. 而I U 3=R 2+R 1，所以IU 3变大.由于I Ir I U ∆∆=∆∆3=r ，所以I U ∆∆3不变. 故选项A 、C 、D 正确.答案：ACD知识清单一、电阻的连接1.串联:如图10-2-2所示电流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2121R R U U =,R R U U n n =；功率分配RR P P R R P P n n ==,2121.图10-2-22.并联：如图10-2-3所示图10-2-3电流I=I 1＋I 2＋…＋I n ；电压U=U 1=U 2；Rn R R 1112++= ；电流分配n n R R I I R R I I ==,1221； 功率分配nn R R P P P P P P P P ==,,121221. 二、滑动变阻器的连接方法1.24 所示.特点：①用电器R 0与滑动变阻器R 的部分电阻R R R +00E —E ，电压调节范围较小.图10-2-4 图10-2-52.分压式：电路如图10-2-5所示.①用电器R 0与滑动变阻器R 的部分电阻并联后再与另一部分串联.②R 0上电压调节范围为0—E ，电压调节可以从0开始.复习进行三点剖析1.串、并联电路的性质及电路的简化(1)串联电路各处的电流相等,各电阻两端的电压与电阻的大小成正比,消耗功率与电阻成正比,总电阻R=R 1+R 2+……并联电路各支路的电压相等,流过各支路的电流与电阻的大小成反比,消耗的功率与电阻成反比,总电阻: ++=21111R R R (2)电路的简化原则:无电流的支路去除;等电势点合并;理想电流表短路,理想电压表断路;电路稳定时,电容器断路.(3)电路的简化方法:①电流分支法:先将各节点标上字母,判定各支路元件的电流方向,按电流流向,自左到右将各元件、节点、分支逐一画出,整理即可.②等电势点排列法:标出节点字母,判断出各节点电势的高低,将各节点按电势高低自左到右排列,再将各节点间的支路画出,然后整理即可.【例1】有三个电阻，其阻值分别为10 Ω、20 Ω、30 Ω.现把它们分别按不同方式连接后(每只电阻都用上)加上相同的直流电压，问：(1)在总电阻上可获得的最大电流与最小电流之比为多少？(2)对20 Ω的电阻来说，在各种可能连接方式中,能够使它获得最大功率的有哪些连接方式？获得最小功率的有哪些连接方式?(只要求画出电路图)解析：(1)当有三个电阻串联时，电阻最大起大，且最大值为R amx =R 1+R 2+R 3=60Ω；当三个电阻并联时，电阻最小，且电阻小值R min 1160Ω.根据I=R U ,所以最大电流与最小电流之比为11/6060min max min max ==R R I I =11 (2).根据P=RU 2知，为使20 Ω的电阻获得最大功率，需使它两端的电压最大，故应采用图10-2-6中A 、B 所示的两种电路.为使20 Ω的电阻获得最小功率，需使它两端的电压最小，故应采用图10-2-6中C 所示的电路.图10-2-6答案：(1)11 (2)图10-2-6A 、B 图10-2-6C2.滑动变阻器的两种接法(1)限流式接法,电路如图10-2-4所示,电压调节范围较小,电路消耗的功率较小.(2)分压式接法.电路如图10-2-5所示,电压调节范围较大,电路消耗的功率较大.（3）通常变阻器以限流式接法为主，因为限流式接法接线简单，并且电路消耗的功率较小.但在下列三种情况和须用分压式接法：①负载电阻的阻值远大于变阻器的总电阻.②要求负载上的电压（或电流）从零开始连续可调.③若采用限流式接法，电路中的最小电流（或电压）大于电器的额定电流（或电压）或超过电表的量程。