高二物理3-1筆記：第二章 恒定電流

　　第1節(jié) 電源和電流

　　一、電源

　　電源就是把自由電子從正極搬遷到負(fù)極的裝置。(從能量的角度看，電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置)

　　二、電流

　　1. 電流：電荷的定向移動(dòng)形成電流。

　　2. 產(chǎn)生電流的條件

　　(1)導(dǎo)體中存在著能夠自由移動(dòng)的電荷

　　金屬導(dǎo)體——自由電子 電解液——正、負(fù)離子

　　(2)導(dǎo)體兩端存在著電勢(shì)差

　　三、恒定電場(chǎng)和恒定電流

　　1. 恒定電場(chǎng)：由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng)。

　　2. 恒定電流: 大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流。

　　四、電流(強(qiáng)度)

　　1. 電流：通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時(shí)間t的比值叫做電流，即：?jiǎn)挝唬喊才?A) 常用單位：毫安(mA)、微安(μA)

　　2、電流是標(biāo)量，但有方向?規(guī)定正電荷定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较?/p>

　　注意：

　　(1)在金屬導(dǎo)體中，電流方向與自由電荷(電子)的定向移動(dòng)方向相反;

　　(2)在電解液中，電流方向與正離子定向移動(dòng)方向相同，與負(fù)離子走向移動(dòng)方向相反,導(dǎo)電時(shí)，是正負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流，電量q表示通過截面的正、負(fù)離子電量絕對(duì)值之和。

　　第2節(jié) 電動(dòng)勢(shì)

　　一、電動(dòng)勢(shì)

　　(1)定義：在電源內(nèi)部，非靜電力所做的功W與被移送的電荷q的比值叫電源的電動(dòng)勢(shì)。

　　(2)定義式：E=W/q

　　(3)單位：伏(V)

　　(4)物理意義：表示電源把其它形式的能(非靜電力做功)轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小。電動(dòng)勢(shì)越大，電路中每通過1C電量時(shí)，電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的數(shù)值就越多。

　　二、電源(池)的幾個(gè)重要參數(shù)

　　(1)電動(dòng)勢(shì)：它取決于電池的正負(fù)極材料及電解液的化學(xué)性質(zhì)，與電池的大小無關(guān)。

　　(2)內(nèi)阻(r):電源內(nèi)部的電阻。

　　(3)容量：電池放電時(shí)能輸出的總電荷量。其單位是：A·h，mA·h.

　　第3節(jié) 歐姆定律

　　一、導(dǎo)體的電阻

　　(1)定義：導(dǎo)體兩端電壓與通過導(dǎo)體電流的比值，叫做這段導(dǎo)體的電阻。

　　(2)公式：R=U/I(定義式)

　　說明：

　　A、對(duì)于給定導(dǎo)體，R一定，不存在R與U成正比，與I成反比的關(guān)系，R只跟導(dǎo)體本身的性質(zhì)有關(guān)。

　　B、這個(gè)式子(定義)給出了測(cè)量電阻的方法——伏安法。

　　C、電阻反映導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用

　　二、歐姆定律

　　(1)定律內(nèi)容：導(dǎo)體中電流強(qiáng)度跟它兩端電壓成正比，跟它的電阻成反比。

　　(2)公式：I=U/R

　　(3)適應(yīng)范圍：一是部分電路，二是金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液。

　　三、導(dǎo)體的伏安特性曲線

　　(1)伏安特性曲線：用縱坐標(biāo)表示電流I，橫坐標(biāo)表示電壓U，這樣畫出的I-U圖象叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。

　　(2)線性元件和非線性元件

　　線性元件：伏安特性曲線是通過原點(diǎn)的直線的電學(xué)元件。

　　非線性元件：伏安特性曲線是曲線，即電流與電壓不成正比的電學(xué)元件。

　　四、導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系

　　(1)對(duì)同一導(dǎo)體，導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓成正比。

　　(2)在相同電壓下，U/I大的導(dǎo)體中電流小，U/I小的導(dǎo)體中電流大。所以U/I反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)，叫做電阻(R)

　　(3)在相同電壓下，對(duì)電阻不同的導(dǎo)體，導(dǎo)體的電流跟它的電阻成反比。

　　第4節(jié) 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路

　　一、串聯(lián)電路

　　1.串聯(lián)電路的基本特點(diǎn)：

　　2.串聯(lián)電路的性質(zhì)：

　　等效電阻： 電壓分配： 功率分配：

　　二、并聯(lián)電路

　　1.并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)：

　　2.并聯(lián)電路的性質(zhì)：

　　等效電阻： 電流分配： 功率分配：

　　第5節(jié)焦耳定律

　　一、電功和電功率

　　(一)導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)，電場(chǎng)力所做的功稱為電功。適用于一切電路.包括純電阻和非純電阻電路。

　　1、純電阻電路：只含有電阻的電路、如電爐、電烙鐵等電熱器件組成的電路，白熾燈及轉(zhuǎn)子被卡住的電動(dòng)機(jī)也是純電阻器件。

　　2、非純電阻電路：電路中含有電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)或有電解槽在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的電路。

　　在國(guó)際單位制中電功的單位是焦(J)，常用單位有千瓦時(shí)(kW·h)。

　　1kW·h=3.6×106J

　　(二)電功率是描述電流做功快慢的物理量。

　　額定功率：是指用電器在額定電壓下工作時(shí)消耗的功率，銘牌上所標(biāo)稱的功率。

　　實(shí)際功率：是指用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)消耗的功率。

　　用電器只有在額定電壓下工作實(shí)際功率才等于額定功率。

　　二、焦耳定律和熱功率

　　(一)焦耳定律：電流流過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體上產(chǎn)生的熱量Q=I 2Rt

　　此式也適用于任何電路，包括電動(dòng)機(jī)等非純電阻發(fā)熱的計(jì)算.產(chǎn)生電熱的過程，是電流做功，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。

　　(二)熱功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)導(dǎo)體的發(fā)熱功率叫做熱功率。

　　熱功率等于通電導(dǎo)體中電流I 的二次方與導(dǎo)體電阻R 的乘積。

　　(三)電功率與熱功率

　　1、區(qū)別：

　　電功率是指某段電路的全部電功率，或這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓和通過的電流強(qiáng)度的乘積。

　　熱功率是指在這段電路上因發(fā)熱而消耗的功率.決定于通過這段電路電流強(qiáng)度的平方和這段電路電阻的乘積。

　　2、聯(lián)系：

　　對(duì)純電阻電路，電功率等于熱功率;

　　對(duì)非純電阻電路，電功率等于熱功率與轉(zhuǎn)化為除熱能外其他形式的功率之和。

　　(四)電功和電熱的關(guān)系

　　1、在純電阻電路中，電流做功，電能完全轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能.因而電功等于電熱，有：

　　2、在非純電阻電路中，電流做功，電能除了一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等其他形式的能.因而電功大于電熱，電功率大于電路的熱功率。.即有：W=UIt=E機(jī)、化+I2Rt或UI=I2R+P其他(P其他指除熱功率之外的其他形式能的功率)

　　第6節(jié) 導(dǎo)體的電阻

　　一、電阻定律

　　電阻定律：實(shí)驗(yàn)表明，均勻?qū)w的電阻R跟它的長(zhǎng)度l成正比，跟它的橫截面積S成反比，用公式表示為

　　1. ρ表示材料的電阻率，與材料和溫度有關(guān);

　　2. l表示沿電流方向?qū)w的長(zhǎng)度;

　　3. S表示垂直于電流方向?qū)w的橫截面積。

　　二、電阻率

　　(一)電阻定律中比例常量ρ跟導(dǎo)體的材料有關(guān),是一個(gè)反映材料導(dǎo)電性能的物理量，稱為材料的電阻率.ρ值越大，材料的導(dǎo)電性能越差。

　　(二)電阻率的單位是Ω·m，讀作歐姆米，簡(jiǎn)稱歐米。

　　(三)材料的電阻率隨溫度的變化而改變，金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。錳銅合金和鎳銅合金的電阻率受溫度影響很小，常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。

　　(四)各種材料的電阻率一般都隨溫度的變化而變化。

　　1、金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。

　　2、半導(dǎo)體(熱敏電阻)的電阻率隨溫度的升高而減小。

　　第7節(jié) 閉合電路歐姆定律

　　一、閉合電路

　　外電路：電源的外部叫做外電路，其電阻稱為外電阻，R。

　　外電壓 U外：外電阻兩端的電壓。常也叫路端電壓。

　　內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路叫做內(nèi)電路，其電阻稱為內(nèi)電阻，r。

　　二、閉合電路歐姆定律

　　閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。這一結(jié)論稱為閉合電路歐姆定律。

　　三、路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系

　　(一)路端電壓：外電路兩端的電壓叫做路端電壓。

　　(二)路端電壓是用電器(負(fù)載)的實(shí)際工作電壓。

　　電動(dòng)勢(shì)為E ， 內(nèi)阻為r=E / I短

　　注意：

　　1、U—I圖象是一向下傾斜的直線,路端電壓隨電流的增大而減小。

　　2、圖象的斜率表示電源的內(nèi)阻,圖象與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)表示電源電動(dòng)勢(shì)，與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)表示短路電流。

　　3、斜率大，內(nèi)阻大。

　　四、測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻

　　(一)電路圖

　　(二)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法比較：

　　1、計(jì)算法：原理清晰但處理繁雜，偶然誤差處理不好。

　　2、作圖法：原理清晰、處理簡(jiǎn)單，偶然誤差得到很好處理，可以根據(jù)圖線外推得出意想不到的結(jié)論。

　　第8節(jié) 多用電表的原理

　　一、內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　測(cè)量時(shí)，黑表筆插入“-”插孔，紅表筆插入“+”插孔，并通過轉(zhuǎn)換開關(guān)接入與待測(cè)量相應(yīng)的測(cè)量端。使用時(shí)，電路只有一部分起作用。

　　二、測(cè)量原理

　　(一)測(cè)直流電流和直流電壓的原理，就是電阻的分流和分壓原理，其中轉(zhuǎn)換開關(guān)接 1 或 2 時(shí)測(cè)直流電流;接 3 或 4 時(shí)測(cè)直流電壓;轉(zhuǎn)換開關(guān)接 5 時(shí)，測(cè)電阻。

　　(二)多用電表電阻擋(歐姆擋)原理。