. 教学内容:
欧姆定律
部分电路欧姆定律:
1. 电流强度(I):通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比
大量电荷定向移动形成的电流强度I=nesv
注:①电流有方向,但电流强度无方向,是一个标量。
②欧姆定律适用金属导电和液体导电,对气体导电不适用。(纯电阻电路)
2. 电阻R:描述导体对电流阻碍作用
注:ρ:导体电阻率,单位Ω·m,跟材料和温度有关。
①不同材料ρ不同,反映导电性能好坏,ρ越小,导电性能越好。
②一般而言,对金属导体T↑,ρ↑,某些物质在温度很低时,ρ=0,R=0超导。
③二极管正向导通电阻很小,反向截止电阻很大
④I—U图象,伏安特性曲线
A导体 R定值
B导体 k↑,R↓(随U↑)
C导体 k↓,R↑
3. 电功:电流通过某个用电器或某段电路时电流所做的功。
电流做功多少,则量度消耗了多少电能,将电能转化为其它形式能,W=U·q=UIt。
普遍适用——W=UIt (t秒内电流通过电路所做的功)
普遍适用——Q=I2Rt (t秒内电流通过电路产生热量J)
纯电阻电路:用电器将消耗电能全部转化为热能。
4. 电功率:表示电流做功快慢的物理量。
5. 串联电路的基本特点:
电阻的阻值;
6. 并联电路的基本特点:
个电阻的阻值;
反比;
阻成反比。
7. 电流表和电压表对电路的影响
由于实际中的电流表内电阻并不等于零,而电压表的内电阻也不是无限大,所以当将电表接入电路中时,它的地位也相当于一个电阻。通俗地讲,电流表就是一个能反映通过其电流值的小电阻;电压表就是一个能反映其两端电压的大电阻。
8. 电阻的测量,伏安法(内、外接)
外接:
,选外接。
内接:
,选内接。
9. 电流表、电压表量程扩大及改装
(3)电流表改装电压表
10. 滑动变阻器对电路的控制作用
滑动变阻器在电路中用于调控用电器或其它电路的电压、电流,常用的有两种:串联分压电路,又称限流电路;另一种是并联分压电路,简称分压电路。
(1)串联分压电路。见下图用电器R上的电压调节范围:
说明:<1>滑动变阻器接成限流电路时,U、I调节范围较小,当R>>R0时,
阻器消耗电源功率较小。滑键P靠近b端时比较容易实现电流的微调,滑键P靠近a端时电流调节不易控制。
<2>接通电路前,R0应调至最大值。
(2)并联分压电路。见下图负载电阻R上的电压调节范围大。可以从电源路端电压一直调到________,即0≤UR<U。
滑动变阻器R0分为两部分,滑键P与a端之间电阻为Ra,滑键P与b端之间电阻为Rb,Rb与用电器负载电阻R并联,并联电阻设为R并,则:
的线性较好。
说明:
大。
<2>接通电路前,Rb应调至最小值。
闭合电路欧姆定律
1. 电路中的电势变化:
在外电路,从电源正极到负极,电势降低。
在内电路,从电源负极到正极,电势升高。(非静电力做功)
2. 闭合电路欧姆定律:
3. 路端电压:(外电压,电源输出电压)
(2)图象:
特点:向下倾斜的直线
4. 闭合电路中的能量转化:
5. 含容电路:
(1)电路稳定时,电容器起断路作用,(即含有电容器的支路电流为0)与电容器串联的电阻形同虚设,看成导线。
(2)电容器的电压等于并联电路两端的电压。(与谁并借谁电压,有点象理想电压表测电压)
(3)电路结构变化时,电容器从一个稳定状态变到另一个稳定状态,电容器电压变化,带电量变化,将伴随短暂的充放电。
【典型例题】
例1. 如图所示,电源的电动势为50V,电源内阻为1.0Ω,定值电阻R=14Ω,M为直流电动机,电枢电阻R'=2.0Ω,电动机正常运转时,伏特表读数为35V,求在100s时间内电源做的功和电动机上转化为机械能的部分是多少。
解析:由题设条件知,电源内电阻r和定值电阻R上的电压降之和为E-U,所以电路中的电流:
在100s内电源做的功为:
在100s内电动机消耗的电能为:
在100s内电动机电枢上产生的热能为:
在100s内电动机上转化为机械能的部分:
例2. 某同学用伏安法测一个未知电阻,他先将电压表接a点,读得两表示数分别为U1=3.0V,I1=3.0mA,然后将电压表改接在b点,读得两表示数分别为U2=2.9V,I2=4.0mA,如图所示。由此可知电压表应接到___________点误差较小,测得Rx值应为___________Ω。
解析:两种接法中两表示数变化分别为:
可见电流表示数的变化较电压表示数变化明显,这说明电压表的分流作用较大。为了减小误差,应采用电流表内接法,即电压表接在a点,当电压表接在a点时,
例3. 如图所示中第一次接入的伏特表V1内阻为200KΩ,并联在R2的两端其读数为150V;第二次接入电阻为600KΩ的伏特表V2,仍并联在电阻R2两端读数为180V。求R1和R2两端的实际电压。设电源电压U=300V。
解析:本题给出了伏特表内阻,故不能当理想表处理,它与R2并联,设电压为U2
例4.
(1)AB间的电压UAB=?
(2)电源电动势ε=?
解析:
由闭合电路欧姆定律知:
例5. (2002年理综)在如图所示的电路中,R1、R2、R3和R4皆为定值电阻,R5为可变电阻,电源的电动势为ε,内阻为r0。设电流表A的读数为I,电压表V的读数为U。当R5的滑动点向图中a端移动时,( )
A. I变大,U变小 B. I变大,U变大
C. I变小,U变大 D. I变小,U变小
解析:本题是由于滑动变阻器滑动触点P向图中a点移动使电路总电阻减小,从而引起电路中电压、电流发生变化。
当滑片P向a点移动时,可变电阻R5阻值减小,使电路总电阻减小,总电流增大,内电压增大,导致路端电压减小,则伏特表示数减小。电阻R1、R3均串联于干路中,通过它们的电流为干路总电流,因此U1、U3均增大,使R5与R2、R4的并联电路电压下降,导致R2、R4上通过的电流减小,即安培表示数下降。
答案:D
电路状态变化多为电阻变化引起(电阻被接入电路或从电路中断开),也可以由滑动变阻器、电阻箱的电阻调整引起,使电路中电流、电压发生变化,不管什么原因都要分析电路变化前后的结构,找出_________相应的变化,再运用电路规律分析电流、电压的变化。设引起变化的电阻为R局,用流程图表示分析思路如下:
例6. 如图所示的电路中,由于某一电阻发生短路或断路,使A变暗,B灯变亮,则故障可能是( )
解析:由于A串联于干路中,且故障发生后,A灯变暗,故知电路中总电流变小,即电路总电阻变大,由此推知,故障应为某一电阻断路,排除选项A、D。若假设R2断路,则其断路后,电路必引起与之并联的灯B中电流增大,使B灯变亮,推理结果与现象相符,故选项B对。
若假设R3断路,则也引起总电阻变大,总电流变小,使A灯变暗,同时R3断路后也必引起与之并联的电路(即R1所在支路)中电流增大,灯B中分得电流也变大,B灯变亮,故选项C也正确。
答案:B、C
例7. (2003年物理单科)在如图所示电路中,电源的电动势ε=3.0V,内阻r=1.0Ω;电阻R1=10Ω,R2=10Ω,R3=30Ω,R4=35Ω;电容器的电容C=100μF,电容器原来不带电,求接通电键K后流过R4的总电量。
解析:由电阻的串并联公式,得闭合电路总电阻为:
例8. (2004年高考物理·江苏卷·15)如图所示的电路中,电源电动势E=6.00V,其内阻忽略不计,电阻的阻值分别为R1=2.4kΩ、R2=4.8kΩ,电容器的电容C=4.7μF。闭合开关S,待电流稳定后,用电压表测R1两端的电压,其稳定值为1.50V。
(1)该电压表的内阻为多大?
(2)由于电压表的接入,电容器的带电荷量变化了多少?
解析:(1)设电压表的内阻为RV,测得R1两端的电压为U1,R1与RV并联后的总电阻为R,则有
由串联电路的规律:
评点与探究:(1)本题考查了电路基本规律运用及处理含电容器电路的基本方法。
(2)电路稳定后,含电容器的支路无电流,其两极间的电压等于与其并联的电路两路端的电压。不理解这一点,是此类问题陷入困境的主要原因之一。
【模拟试题】
1. (’01上海高考,15)[理综]某实验小组用三只相同的小灯泡,连结如下图所示电路,研究串并联电路特点,实验中观察到的现象是( )
A. 断开,与a连接,三只灯泡都熄灭
B. 断开,与b连接,三只灯泡亮度相同
C. 闭合,与a连接,三只灯泡都发光,亮度相同
D. 闭合,与b连接,三只灯泡都发光,亮度小于的亮度
2. (广州)如图是一火警报警装置的一部分电路示意图,其中是半导体热敏传感器,它的电阻随温度升高而减小,a、b接报警器。当传感器R2所在处出现火情时,电流表的电流I和a、b两端电压U与出现火情前相比( )
A. I变大,U变大 B. I变小,U变小
C. I变小,U变大 D. I变大,U变小
3. (朝阳)在如图所示的电路中,电源的电功势和内电阻均为定值。定值电阻,滑动变阻器的阻值范围是,现将滑动变阻器的滑动片P由A端向B端滑动,在这个过程中电流的表示数先减小后增大,并且滑动片P在滑动变阻器的中点位置时电流表的示数出现最小值。如果改变以上三个电阻的阻值,使,的范围是,仍然使滑动片P由A端向B端滑动,在这个过程中电流表的示数将( )
A. 先增大后减小 B. 先减小后增大
C. 一直在减小 D. 一直在增大
4. (海淀区)[理综]在许多精密的仪器中,如果需要较精确地调节某一电阻两端的电压,常常采用如图所示的电路。通过两只滑动变阻器和对一阻值为500Ω左右的电阻两端电压进行粗调和微调。已知两个滑动变阻器的最大阻值分别为200Ω和10Ω,关于滑动变阻器的连接关系和各自所起的作用,下列说法正确的是( )
A. 取,调节起粗调作用
B. 取,调节起微调作用
C. 取,调节起粗调作用
D. 取,调节起微调作用
5. (北京东城)[理综]用电流表(内阻约4Ω)和电压表(内阻约3kΩ)测量电阻R的阻值。分别将图甲和图乙两种测量电路连到电路中,进行多次测量。按照图甲所示电路某次的测量情况:电流表的示数是4.60mA,电压表的示数是2.50V;按照图乙所示电路某次的测量情况:电流表的示数是5.00mA,电压表的示数是2.30V。比较这两次测量结果,正确的是( )
A. 电阻的真实值更接近543Ω,且大于543Ω
B. 电阻的真实值更接近543Ω,且小于543Ω
C. 电阻的真实值更接近460Ω,且大于460Ω
D. 电阻的真实值更接近460Ω,且小于460Ω
6. (东城)如图所示电路,G是电流表,是两个可变电阻,调节可变电阻,可以改电流表G的示数。当MN间的电压为6V时,电流表的指针刚好偏转到最大刻度。将MN间的电压改为5V时,若要电流表G的指针仍偏转到最大刻度,下列方法中可行的是( )
A. 保持不变,增大
B. 增大,减少
C. 减少,增大
D. 保持不变,减少
7. (南京)如图所示的电路中,已知电容,电阻,电源的电动势为E,内阻不计,当电键S接通时,下列说法中正确的是( )
A. 的电量变多,的电量变少
B. 的电量变少,的电量变多
C. 和的电量都变多
D. 和的电量都变少
8. (广东物理,10)竖直放置的一对平行金属板的左极板上用绝缘线悬挂了一个带正电的小球,将平行金属板按如图所示的电路图连接,绝缘线与左极板的夹角为θ。当滑动变阻器R的滑片在a位置时,电流表的读数为,夹角为;当滑片在b位置时,电流表的读数为,夹角为,则( )
A. B.
C. D.
9. (福建)在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0V。重新调节R并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V,则这台电动机正常运转时输出功率为( )
A. 32W B. 44W C. 47W D. 48W
10. (南京)如图所示,把电阻、电感线圈、电容器并联接到某一交流电源上,三个电流表的示数相同。若保持电源电压不变,而将频率加大,则三个电流表的示数的大小关系是( )
A. B.
C. D.
11. (’03全国高考,16)(新课程卷·江苏)在如图所示的电路中,电源的电动势,内阻;电阻;电容器的电容。电容器原来不带电,求接通电键K后流过的总电量。
12. (’04江苏,14)如图所示的电路中,电源电动势,其内阻可忽略不计。电阻的阻值分别为,电容器的电容。闭合开关S,待电流稳定后,用电压表测两端的电压,其稳定值为1.5V。
(1)该电压表的内阻为多大?
(2)由于电压表的接入,电容器的带电量变化了多少?
13. (南京市)如图所示,电源的电动势,电阻,电动机绕组的电阻,电键始终闭合。当电键断开时,电阻的电功率是525W;当电键闭合时,电阻的电功率是336W。求:
(1)电源的内电阻;
(2)当电键闭合时流过电源的电流;
(3)电动机输出的功率。
14. 如图所示电路,电源电动势,内阻,滑线变阻器总阻值,小灯泡电阻不变,。当滑片P位于中点,S闭合时,灯泡恰能正常发光,求:
(1)电阻两端的电压;
(2)通过小灯泡的电流;
(3)S断开时,小灯泡能否正常发光?如要它正常发光,滑片P应向何处移动?
【试题答案】
1. D 2. D 3. D 4. B 5. B
6. B 7. D 8. D 9. A 10. D
11.
12. (1)
(2)
13. (1)
(2)
(3)
14. (1)
(2)
(3)不能,向下移动
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