第八章 第1讲 电路的基本概念与规律—2021高中物理一轮复习学案

第1讲 电路的基本概念与规律

ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU ,知识梳理·自测巩固

知识点1 电流

1．电流：电荷的定向移动形成电流。人为规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 2．电流的形成条件 ①要有能自由移动的电荷。 ②导体两端必须有电压。

3．电流强度：通过导体横截面的电荷量Q 跟通过这些电荷量所用时间t 的比值叫电流强度，简称电流。即I ＝Q t

。

知识点2 电阻、电阻定律 1．电阻

(1)定义：导体两端的电压与通过导体中的电流的比值。 (2)定义式：R ＝U

I

，单位：欧姆，国际符号：Ω。

(3)物理意义：导体的电阻反映了导体对电流的阻碍作用大小，R 越大，阻碍作用越大。 (4)半导体和超导体

①半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。半导体有热敏特性、光敏特性和掺入杂质导电性能增强的特性。

②超导现象：当温度低于某温度时电阻减小为零的现象。 ③转变温度：导体由普通状态向超导态转变时的温度。 2．电阻定律

(1)内容、公式：导体的电阻跟它的长度l 成正比，跟它的横截面积S 成反比，还跟导体的材料有关。R ＝ρl S

。

(2)电阻率

①计算公式：ρ＝RS

l ，ρ与导体的长度l 、横截面积S 无关，是导体材料本身的电学性质，

由导体的材料决定且与温度有关。

②物理意义：反映了材料对电流的阻碍作用，在数值上等于用这种材料制成的1_m 长，

截面积1_m 2的导线的电阻值。

知识点3 部分电路欧姆定律

1．部分电路欧姆定律：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比。其表达式为I ＝U

R

。

2．欧姆定律的适用范围：金属导电、电解液导电(对气体导电不适用)和纯电阻电路(不含电动机及电解槽的电路)。

3．导体的伏安特性：导体中的电流I 和电压U 的关系可以用图象表示。用纵坐标表示电流I 、横坐标表示电压U ，画出的I －U 图象叫作导体的伏安特性曲线。

伏安特性曲线为直线的元件叫作线性元件，伏安特性曲线不是直线的元件叫作非线性元件(如气体、半导体二极管等)。

知识点4 串联电路和并联电路 1．串联电路特点

(1)等效电阻：R ＝R 1＋R 2＋…＋R n (2)各处的电流相等：I ＝I 1＝I 2＝…＝I n (3)分压原理：U 1R 1＝U 2R 2＝…＝U n R n

(4)电路两端电压：U ＝U 1＋U 2＋…＋U n (5)功率分配：P 1R 1＝P 2R 2＝…＝P n

R n

2．并联电路特点

(1)等效电阻：1R 并＝1R 1＋1R 2

＋…＋1

R n

(2)各支路电压相等：U ＝U 1＝U 2＝…＝U n (3)分流原理：I 1R 1＝I 2R 2＝…＝I n R n (4)电路中的总电流：I ＝I 1＋I 2＋…＋I n (5)功率分配：P 1R 1＝P 2R 2＝…＝P n R n 3．四个有用的结论

(1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻，串联电阻增多时，总电阻增大。 (2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻，并联支路增多时，总电阻减小。 (3)不论串联电路还是并联电路，只要某个电阻增大，总电阻就增大，反之则减小。 (4)不论串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和。

思考：(1)一个很大的电阻与一个很小的电阻串联或并联后阻值有什么规律？

(2)如图所示，如果R1＝R2，当P从a→b时，总电阻大小如何变化？

[答案](1)串联后总阻值约等于大电阻阻值，并联后总阻值约等于小电阻阻值。

(2)总阻值先增大后减小，且当P位于a、b的中点时总阻值最大。

知识点5 电压表、电流表的改装

1．电压表的改装

(1)电压表是根据串联电路的分压作用，在表头上串联一个分压电阻，并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的，如图所示。

(2)若改装后的电压表量程为U，则由U＝U g＋U g

R g R得：R＝(

U

U g－1)R g。

2．电流表的改装

(1)电流表是根据并联电路的分流作用，在表头上并联一个分流电阻，并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的，如图所示。

(2)若改装后电流表量程为I，则由I g R g＝(I－I g)R得R＝

I g

I－I g

R g。

知识点6) 电功、电热(焦耳定律)

1．电功和电热

(1)电功：W＝Uq＝UIt

(2)电热：计算公式Q＝I2Rt，此关系式又称为焦耳定律。

(3)电功和电热的关系

在纯电阻电路中，W＝Q；在非纯电阻电路中，W>Q。

2．电功率和热功率

(1)电功率：单位时间内电流所做的功，即P＝UI。此式适用于一切电路。

(2)热功率：单位时间内电阻产生的热量，即P 热＝I 2R 。 思维诊断：

(1)导体中只要电荷运动就形成电流。( × ) (2)电流有方向，所以它是一个矢量。( × ) (3)根据I ＝q

t

，可知I 和q 成正比。( × )

(4)在小灯泡的U －I 图线中，图线上某点的切线的斜率表示该点的电阻大小。( × ) (5)由I ＝U

R 知道，通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比。( √ )

(6)公式P ＝UI 和P ＝W

t

适用于任何电路的电功率的计算。( √ )

自测巩固,ZI CE GONG GU)

1．铅蓄电池的电动势为2 V ，这表示蓄电池( D )

A ．两极间的电压一定为2 V

B ．在1 s 内将2 J 的化学能转变为电能

C ．每通过1 C 电荷量，将2 J 的电能转变为化学能

D ．将化学能转变为电能的本领比一节普通干电池大

[解析] 铅蓄电池的电动势是2 V ，但两极之间的电压(路端电压)不一定等于2 V ，A 错误；铅蓄电池的电动势为2 V ，表示非静电力将1 C 的正电荷从电源的负极移送到正极时所做的功为2 J ，即电能增加2 J ，与时间无关，B 错误；电路中每通过1 C 电荷量，非静电力克服静电力做功W ＝qU ＝2 J ，故电势能增加2 J ，即电源将2 J 化学能转化为电能，C 错误；电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领强弱的物理量，蓄电池将化学能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大，D 正确。

2.如图所示是小王老师的电动车，它使用“48 V 0.5 kW ”电机，由4个“12 V 20 A·h ”的电池串联起来供电，车上前大灯的灯泡规格是“48 V 20 W ”，尾灯和4个转向灯的灯泡都是“48 V 10 W ”。小王老师晚值班后，骑上该车并开启前大灯和尾灯，以最大速度匀速骑行20分钟回到家。在此过程中，电动车消耗的电能至少是( A )