人教版高中物理选修3-1第二章恒定电流复习课件.pptx
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- 人教版 高中物理 选修 第二 恒定 电流 复习 课件
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1、第二章第二章 恒定电流恒定电流1 1、电源的作用:提供持续的电压、电源的作用:提供持续的电压2 2、形成电流的条件:、形成电流的条件:(1 1)存在自由电荷)存在自由电荷 (2 2)导体两端存在电压)导体两端存在电压3 3、恒定电流、恒定电流:大小、方向都不随时间变化的大小、方向都不随时间变化的电流。电流。(2 2)电流有方向,但它是标量。)电流有方向,但它是标量。规定:导体内正电荷定向移动的方向为电流方向。规定:导体内正电荷定向移动的方向为电流方向。(1 1)定义式)定义式:I=q/t4.4.电流:电流:(3 3)金属导体中电流的计算式:)金属导体中电流的计算式:I=nqSvn为单位体积为单
2、位体积内的自由电荷的个内的自由电荷的个数,数,S为导线的横截面积,为导线的横截面积,v为为自由电荷的定向移动速率。自由电荷的定向移动速率。WE=q定义式:定义式:W:非静电力做的功:非静电力做的功q:电荷量:电荷量1 1、定义、定义:非静电力把正电荷从负极移到正极非静电力把正电荷从负极移到正极 所做的功跟它的电荷量的比值。所做的功跟它的电荷量的比值。2、物理意义:、物理意义:反映电源非静电力做功本领的大小。反映电源非静电力做功本领的大小。(把其他形式的能转化为电能(把其他形式的能转化为电能本领本领的大小)的大小)定义式,不是决定式定义式,不是决定式IUR 一、电阻:一、电阻:1、定义式:、定义
3、式:(取决于导体本身取决于导体本身,与与U U、I I无关无关)2、决定式:、决定式:slR1 1=10=106 6 二、部分电路欧姆定律:二、部分电路欧姆定律:RUI 1、公式:、公式:2 2、适用范围:金属、电解液适用,气体、半导体不、适用范围:金属、电解液适用,气体、半导体不适用。适用。只适用于纯电阻电路,不适用于非纯电阻电只适用于纯电阻电路,不适用于非纯电阻电路路三、导体的伏安特性曲线(三、导体的伏安特性曲线(I I-U U图象图象)图线斜率表示电阻的倒数图线斜率表示电阻的倒数 U UI I斜率斜率k=k=12R R1 1R Q,这时电功只能用W=UIt计算,电热只能用Q=I2Rt计算
4、,两式不能通用.RURIUIP22其它热电PPP其它WQW例例 某一电动机,当电压某一电动机,当电压U1=10V时带不动负载,因此时带不动负载,因此不转动不转动,这时,这时电流为电流为I1=2A。当电压为。当电压为U2=36V时能带动负载时能带动负载正常运转正常运转,这时电流,这时电流为为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大?。求这时电动机的机械功率是多大?解:解:电动机不转时可视为为纯电阻电动机不转时可视为为纯电阻,由欧姆定律得,由欧姆定律得,这个电阻可认为是不变的这个电阻可认为是不变的。电动机正常转动时,输入的电功率为。电动机正常转动时,输入的电功率为P=U2I2=36W,内部消耗的热
5、功率,内部消耗的热功率P热热=I2R=5W 所以机械功率所以机械功率P=31W511IUR【练习练习】如图所示,一提升重物用的直流电动机工作时的电路图,电动机内阻为0.6,R=10,直流电压U=160V,电压表的示数为110V,通过该电动机的电流是多少?输入电动机的电功率是多少?输出功率是多少?1、电阻定律:内容:同种材料的导体内容:同种材料的导体,其电阻其电阻R R与它的与它的长长度度l成正比成正比,与它的与它的横截面积横截面积S S成反比成反比;导体导体电阻与构成它的电阻与构成它的材料材料有关有关.表达式表达式:SlR2、电阻率、电阻率:反映反映材料材料导电性能好坏的物理量。导电性能好坏的
6、物理量。单位单位:m欧欧米(米()2.6 导体的电阻导体的电阻电阻率与温电阻率与温度的关系度的关系金属:金属:T合金:合金:电阻几乎不随电阻几乎不随温度温度变化变化锰铜合金、镍铜合金锰铜合金、镍铜合金(标准电阻标准电阻)(电阻温度计电阻温度计)某些材料当温度降低到一定温度时某些材料当温度降低到一定温度时=0R=0超导体超导体 一、闭合电路的欧姆定律:一、闭合电路的欧姆定律:电路的组成:电路的组成:外电路:外电路:内电路:内电路:闭合电路:闭合电路:在外电路,沿电流方向电势降低。在外电路,沿电流方向电势降低。在内电路,沿电流方向电势升高。在内电路,沿电流方向电势升高。2.7 闭合电路的欧姆定律闭
7、合电路的欧姆定律(二)闭合电路欧姆定律(二)闭合电路欧姆定律 E=U外外+U内内 (内外电路电压的关系)(内外电路电压的关系)(I、R 间关系)间关系)U=E-Ir (U、I 间关系)间关系)ErRRU(U、R 间关系)间关系)1、闭合电路欧姆定律内容、闭合电路欧姆定律内容:闭合电路中的电流强度闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比,跟整个电路的总电阻成反比。跟电源的电动势成正比,跟整个电路的总电阻成反比。表达形式:rREIr二、路端电压与电流的关系:二、路端电压与电流的关系:得:得:U外外=E-IrU-I图象:图象:=-rI+E由由E=U外外+U内内rEEr0纵截距:纵截距:E横截距:横截
8、距:I短短斜率绝对值:斜率绝对值:r(图线的陡峭程度图线的陡峭程度)由由U=E-Ir I=0,开路,开路,U=E;U=0时,时,I=E/r 最大最大,短路,短路 关于电源的功率问题关于电源的功率问题 闭合电路中的能量转化闭合电路中的能量转化r即:即:P总总=P外外+P内内电源的功率和效率电源的功率和效率功率:电源的功率(电源的总功率)功率:电源的功率(电源的总功率)PE=EI 电源的输出功率电源的输出功率P出出=UI 电源内部消耗的功率电源内部消耗的功率Pr=I 2r(2)电源的输出功率,电源的输出功率,rrRrRErRRERIUIP4)()(22222出rr4EP,R2m最大输出功率:即内外
9、电阻相等时,有时当由由 可知,可知,最大输出功率与外电路无关,最大输出功率与外电路无关,只由电源本身性只由电源本身性质决定质决定(由(由E、r 决定)决定)rEPm42(3)输出功率最大时,效率不是最大)输出功率最大时,效率不是最大.当当R=r时,输出功率最大,时,输出功率最大,但效率只有但效率只有50%最大输出功率最大输出功率电源的效率随外电阻的增大而增大电源的效率随外电阻的增大而增大如图所示电路如图所示电路,当滑动变阻器的滑片当滑动变阻器的滑片P P向向上移动时上移动时,判断电路中的电压表、电流表判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化的示数如何变化?V V1 1示数增大示数增大 V V2
10、 2示数增大示数增大 A A示数减小示数减小题型一、电路的动态变化分析:题型一、电路的动态变化分析:(二)典型例题(二)典型例题 A A、R R1 1短路短路 B B、R R2 2短路短路 C C、R R3 3短路短路 D D、R R1 1断路断路R1R2R3VsE rA题型二、题型二、电路故障分析电路故障分析如图所示的电路中如图所示的电路中,开关开关S S闭合后闭合后,由于电阻发生短由于电阻发生短路或者断路故障路或者断路故障,电压表和电流表的读数都增大电压表和电流表的读数都增大,则肯则肯定出现了下列那种故障定出现了下列那种故障()()如图所示,是一个电容器、电池和电阻组成的如图所示,是一个电
11、容器、电池和电阻组成的电路,在将平行板电容器两极板距离增大的过电路,在将平行板电容器两极板距离增大的过程中程中A.电阻电阻R中没有电流中没有电流B.电容器的电容变小电容器的电容变小C.电阻电阻R中有从中有从a流向流向b的电流的电流D.电阻电阻R中有从中有从b流向流向a的电流的电流CRba BD 题型三、题型三、含有电容器的电路的计算含有电容器的电路的计算实验一、电表的改装实验一、电表的改装 电流表改装成电压表串联一个分压电阻R故量程扩大的倍数越高,串联的电阻值越大ggggUUURRII(三)典型实验(三)典型实验电流表改装成电流表并联一个分流电阻R,根据分流原理,需要并联的电阻值故量程扩大的倍
12、数越高,并联的电阻值越小 gggggUIRRIIII电学实验电路实验分类:电路实验分类:电路实验电路实验伏安法伏安法测电阻(电阻率)测电阻(电阻率)小灯泡伏安特性曲线小灯泡伏安特性曲线测电源电动势和内阻测电源电动势和内阻半值法半值法测功率测功率多用表的使用多用表的使用测电阻测电阻检测黑匣子检测黑匣子判断电路判断电路电表的改装电表的改装测表头内阻测表头内阻量程计算量程计算改装表的校对改装表的校对实验仪器实验仪器:电流表、电压表、:电流表、电压表、灵敏电流计定值电阻、滑动灵敏电流计定值电阻、滑动变阻器、电源、电建、小灯泡、电阻箱、多用表等变阻器、电源、电建、小灯泡、电阻箱、多用表等一、电学实验器材
13、的选择一、电学实验器材的选择测量值不超过电表的量程;测量值不超过电表的量程;测量值应使表针有较大的偏转范围,一般在测量值应使表针有较大的偏转范围,一般在1/2量程以上。量程以上。电表的量程选择电表的量程选择关于滑动变阻器的结构及使用方法关于滑动变阻器的结构及使用方法固定端接头固定端接头固定端接头固定端接头可动端接头可动端接头滑片P比较项目比较项目限流接法限流接法分压接法分压接法电路电路电源内阻不计电源内阻不计RX电压调节范围电压调节范围 RX电流调节范围电流调节范围 灯泡电流相同时电路消灯泡电流相同时电路消耗总功率耗总功率 闭合前触头的位置闭合前触头的位置 EERRRXX 0 EXXRERRE
14、XRE0 I E(I1+I2)Eba 滑动变阻器“限流接法和分压接法”取决于题目要求和所给器材b b、如果滑动变阻器的全阻值比用电器电阻小许多时用分压式、如果滑动变阻器的全阻值比用电器电阻小许多时用分压式接法。接法。小带大用分压。小带大用分压。a a、如果题目要求、如果题目要求“尽量大的调节范围时尽量大的调节范围时”,或者要求用电器的,或者要求用电器的“电压(或电流)电压(或电流)从零开始从零开始”时,只能用分压式接法。时,只能用分压式接法。c、当变阻器阻值较小,限流接法又不能把电流、当变阻器阻值较小,限流接法又不能把电流(电压电压)限制在限制在安全安全范围内时,只能用分压式接法。范围内时,只
15、能用分压式接法。d d、用分压式接法,消耗的功率大得多。所以,在两种电路都、用分压式接法,消耗的功率大得多。所以,在两种电路都可以用的情况下,要优先选用限流式接法。可以用的情况下,要优先选用限流式接法。e e、负载电阻的阻值、负载电阻的阻值RxRx小于滑动变阻器的总电阻小于滑动变阻器的总电阻R R或相差不大,或相差不大,并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调,可用限流并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调,可用限流式接法。式接法。、选择器材的原则、选择器材的原则:安全、适用、准确、方便安全、适用、准确、方便安全:是指器材在实验中不致损坏,如流过电流表安全:是指器材在实验中不致损坏,
16、如流过电流表 的电流不能超过量程,加在电压表上的电压的电流不能超过量程,加在电压表上的电压 不能超过量程,通过电阻类元件的电流不能不能超过量程,通过电阻类元件的电流不能 超过其额定电流等,超过其额定电流等,适用:是指选择的器材能使实验按要求进行,如变适用:是指选择的器材能使实验按要求进行,如变 阻器的选择能使电路中电流、电压的调节范阻器的选择能使电路中电流、电压的调节范 围符合要求。围符合要求。准确:是指使测量的相对误差小。准确:是指使测量的相对误差小。方便:指器材的选择使实验操作、调节容易。方便:指器材的选择使实验操作、调节容易。电学实验器材的选择电学实验器材的选择实物图连线的基本要求实物图
17、连线的基本要求(1 1)正确连线。包括各元件的连接关系(串、)正确连线。包括各元件的连接关系(串、并联并联)正确;电表的量程、正负极连接正确正确;电表的量程、正负极连接正确 滑动变阻器的滑动触头的初始位置正确等。滑动变阻器的滑动触头的初始位置正确等。(2 2)每根导线都要连接到接线柱上,接)每根导线都要连接到接线柱上,接 滑动变阻器的滑动端的导线不要接在滑动变阻器的滑动端的导线不要接在“腿上腿上”。导线不能有导线不能有“丁丁”字型连接和交叉。字型连接和交叉。(3 3)连线布局简洁,尽量避免交叉线的出现。)连线布局简洁,尽量避免交叉线的出现。电路实物图的连接电路实物图的连接难点难点:分压电路分压
18、电路,单刀双掷单刀双掷,双刀双掷双刀双掷电阻的测量电阻的测量 用电压表测出电阻两端的电压用电压表测出电阻两端的电压U U,用电,用电流表测出通过电阻的电流流表测出通过电阻的电流I I,利用部分电,利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值路欧姆定律可以算出电阻的阻值R RIUR 伏安法伏安法 伏安法测电阻的两种电路伏安法测电阻的两种电路 电流表电流表接在电压表两接线柱接在电压表两接线柱外外侧,通常叫侧,通常叫“外接法外接法”电流表电流表接在电压表两接线柱接在电压表两接线柱内内侧,通常叫侧,通常叫“内接法内接法”AVRAVR 因为电压表、电流表分别有分流、分压作因为电压表、电流表分别有分流、分压作用
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