高中物理选修3-1恒定电流课件-参考.ppt

1、 物理3-1恒定电流复习恒定电流复习1一、电流一、电流3.对于金属导体有I=nqvS(n为单位体积内的自由电子个数,S为导线的横截面积,v为自由电子的定向移动速率,2二、部分电路欧姆定律二、部分电路欧姆定律实验定律实验定律I=U/RR=U/I3三、电阻定律三、电阻定律R=L/S4四、电功四、电功 电功率焦耳定律（实验定律）电功率焦耳定律（实验定律）(2)、电功率、电功率(1)、电功、电功5(3)、焦耳定律（实验定律）、焦耳定律（实验定律）6五、路端电压：r讨论：rREI从上式可以看出：从上式可以看出：RI，U外外、U内内，当，当R时，时，I=0、U外外=E E、U内内=0（也称为断路时）（也称

2、为断路时）RI，U外外、U内内，当，当R=0时，时，I=E/r（短路电流强度）（短路电流强度）U外外=0、U内内=E E7六、闭合电路的六、闭合电路的U-I图线图线右图中右图中a为电源的为电源的U-I图象；图象；b为外电阻的为外电阻的U-I 图象；图象；a的斜率的绝对值表示内阻大小；的斜率的绝对值表示内阻大小；a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；的斜率的绝对值表示外电阻的大小；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压路端电压;该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输

3、出功率；该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率；8七七.电源的功率和效率电源的功率和效率O RP出出PmrrEPm42讨论：电源的输出功率讨论：电源的输出功率可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大为电源的输出功率最大为功率：功率：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电源的总功率电源的总功率 PE=EI电源的效率：电源的效率：rRREUPPE（最后一个等号只适用于纯电阻电路）（最后一个等号只适用于纯电阻电路）9例例1:如图所示直线

4、如图所示直线A为电源的为电源的U-I图线图线,直线直线B为电阻的为电阻的U-I图线图线,用该电源和该电阻组成闭合电路用该电源和该电阻组成闭合电路,则电源的输则电源的输出功率和电源的效率分别是出功率和电源的效率分别是:（）A.4W,33%B.2W,33.3%C.2W,67%D.4W,67%解解:由图线可知由图线可知R=1,E=3V r=0.5虚线和坐标轴所包围的面积等虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率于输出功率,P出出=4WP总总=EI=6W=P出出/P总总=4/6=67%10 临界电阻法临界电阻法选择方法：令 R0=RARV当 RR0 即 时用 RVRRAR当 RR0 即 时用 RARRVR

5、 试触法试触法选择方法：将电压表分别接a、b两点1、内接法与外接法的选择、内接法与外接法的选择内接法外接法R测 R真R测 R真内接法外接法RabAVARVRAV条件：未给出R的估计阻值条件：已给出R的估计阻值112、限流与分压、限流与分压电路特点电路特点分分 压压电路图滑动头从a滑向bR0上电压变化范围(设 r=0 )R0R0+Ro接通电键时滑动头初始位置应处于 a 端 a 端限限 流流R0kRabR0kRab12、选择方法、选择方法 限流接法 分压接法：（通常情况）电流、电压能达到要求的调节范围；不超过测量仪表的量程，不超过各元件允许的最大电流。（三种特殊条件）a、要求某部分电路的电压或电流

6、从零开始连续可调。b、采用限流接法时无论怎样调节滑动变阻器，电路中 的电流（电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流。c、用电器电阻远大于滑动变阻器电阻，不利于测量获得多组数据。13+_分 压 外 接 14+_分 压 外 接 15+_分 压 外 接 16+_分 压 外 接 17+_分 压 外 接 18分 压 内 接19二、电流表二、电流表G G改为电压表改为电压表V V1、电流表改装电压表的原理：、电流表改装电压表的原理：串联一个电阻，分担一部分电串联一个电阻，分担一部分电压压 20【例例】满偏电流满偏电流Ig=500uA，内阻，内阻Rg=200的电流的电流表表G,要把它改装成为量程为要把它

7、改装成为量程为3V的电压表，应串联的电压表，应串联一个多大的分压电阻。一个多大的分压电阻。3108.5gRIUR解：满偏电压解：满偏电压 Ug=IgRg=0.1V需电阻分压需电阻分压 UR=U量程量程-Ug=2.9V分压电阻分压电阻或直接由下式来求或直接由下式来求ggRRUI 量量程程212、分压电阻的计算、分压电阻的计算 ggggRIRIUIUR 量量程程分压电阻分压电阻注意：电压表量程越大，分压电阻越大，注意：电压表量程越大，分压电阻越大，这就是通常电压表内阻很大的原因。这就是通常电压表内阻很大的原因。ggVIURRR量量程程 电压表内阻电压表内阻221、表头改装电流表的原理：、表头改装电

8、流表的原理：并联一个电阻，分担一部分电并联一个电阻，分担一部分电流流 三、把表头三、把表头G G改为电流表改为电流表A A23【例例】满偏电流满偏电流Ig=500uA,内阻内阻Rg=200的电流表的电流表G,若把它改装成为量程为若把它改装成为量程为3A的电流表，应并联一的电流表，应并联一个多大的分流电阻？个多大的分流电阻？解：并联端电压解：并联端电压Ug=IgRg=0.1VR需分电流需分电流IR=I量程量程-Ig=2.9995A分流电阻分流电阻 033.0RgIUR或直接由下式来求或直接由下式来求gggIIRIR 量量程程242、分流电阻的计算、分流电阻的计算ggggRgRIIIRIIR 量量

9、程程分流电阻分流电阻电流表内阻电流表内阻RRRRRggA 注意：电流表量程越大，分流电阻越小，注意：电流表量程越大，分流电阻越小，这就是通常电流表内阻很小的原因。这就是通常电流表内阻很小的原因。25改装电压表改装电流表电路R的作用R的计算电表的总电阻串联电路串联电路并联电路并联电路分压分压分流分流RRRgV RRRRRggA 总结：小量程电流表的改装总结：小量程电流表的改装gggIIRIR 量量程程gggIIRIR 量量程程261、电路图：、电路图：四、多量程电压表四、多量程电压表271、电路图：、电路图：五、多量程电流表五、多量程电流表28测金属丝电阻率实验步骤测金属丝电阻率实验步骤:1.用

10、螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径测一次直径,求出其平均值求出其平均值d,计算出导线的横截面积计算出导线的横截面积S.2按如图所示的原理电路图连接好按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。用伏安法测电阻的实验电路。3用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度导线的有效长度l,反复测量反复测量3次次,求出其平均值。求出其平均值。4把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置阻值最大的位置,电路经检查确认无误后电路经检查确认无

11、误后,闭合电键闭合电键S。改变滑动变阻器滑动片的位置改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流读出几组相应的电流表、电压表的示数表、电压表的示数I和和U的值，断开电键的值，断开电键S，求出导线，求出导线电阻电阻R的平均值。的平均值。5.将测得的将测得的R、l、d值值,代入电阻率计算公式代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率。中，计算出金属导线的电阻率。6拆去实验线路，整理好实验器材。拆去实验线路，整理好实验器材。29一一.实验目的实验目的描绘小灯泡的描绘小灯泡的伏安特性曲线伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律，并分析曲线的变化规律二二.实验原理实验原理测出多组小灯泡的测出多组小灯泡的U

12、 U、I,I,并绘出并绘出I-UI-U图象图象.由图象的由图象的斜率斜率反映电阻与温度的关系反映电阻与温度的关系三三.实验器材实验器材小灯泡小灯泡(3.8 V 0.3 A)(3.8 V 0.3 A)，电流表，电压表，滑动变阻器，学生电源、开，电流表，电压表，滑动变阻器，学生电源、开关和导线坐标纸、铅笔关和导线坐标纸、铅笔VRx?AR R0 0四四.电路设计电路设计开关闭合前，滑片该放在哪里？实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线303重复测量重复测量：用同样的方法测量并记录：用同样的方法测量并记录12组组U值和值和I值值.五五.实验步骤实验步骤1连接电路连接电路：按实验电

13、路图连好电路：按实验电路图连好电路(注意开关应注意开关应断开断开，滑动变阻器与灯泡滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零并联部分电阻为零)次数次数123456789 10 11 12电压电压U/V电流电流I/A2测量数据测量数据：闭合开关：闭合开关S，调节滑动变阻器，记录一组电，调节滑动变阻器，记录一组电压压U和电流和电流I值值5.描绘曲线描绘曲线：在坐标纸上：在坐标纸上,以以U为横为横坐标、坐标、I为纵坐标建立为纵坐标建立 直角坐标系直角坐标系,并根并根据表中数据描点据表中数据描点,先观察所描点的走向先观察所描点的走向,再用平滑曲线连接各点得到再用平滑曲线连接各点得到IU图线图线.4.整理器材整理

14、器材:断开开关断开开关S,整理好器材整理好器材图象反映了小灯泡的电阻随温度有什么样的变化规律?31实验原理实验原理:实验目的实验目的:测定电池的电动势和内电阻。测定电池的电动势和内电阻。如图如图1所示，改变所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读的阻值，从电压表和电流表中读出几组出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值。值，最后分别算出它们的平均值。此外，还可以用作图法来处理数据。此外，还可以用作图法来处理数据。即在坐标纸上以即在坐标纸上以I为横坐标，为横坐标，U为纵坐标为纵坐标,用测出的几用测出的几组组I、U值画出值画

15、出U-I图象图象(如图如图2)所得直线跟纵轴的交点所得直线跟纵轴的交点即为电动势即为电动势E值值,图线斜率的绝对值即为内电阻图线斜率的绝对值即为内电阻r的值的值.实验器材实验器材:待测电池，电压表待测电池，电压表(0-3V),电流表（电流表（0-0.6A），），滑动变阻器（滑动变阻器（10），），电键，导线。电键，导线。32实验步骤实验步骤:1电流表用电流表用0.6A量程，电压表用量程，电压表用3V量程，按电路图量程，按电路图连接好电路。连接好电路。2把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。3闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，闭合电键，调节变阻器，使电流

16、表有明显示数，记录一组数据（记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组），用同样方法测量几组I、U的值。的值。4打开电键，整理好器材。打开电键，整理好器材。5处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。势和内电阻的值。33注意事项注意事项:1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。号干电池。2要测出不少于要测出不少于6组组I、U数据，且变化范围要大些，数据，且变化范围要大些，3在画在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直

17、线上或图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。点可舍去不予考虑。4干电池内阻较小时路端电压干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画会比电动势小很多，这时，在画U-I图线时，纵轴的刻图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标值开始（横坐标I必须从零开始）。但这时图线和横轴必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对

18、值照样不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻还是电源的内阻，这时要特别注意计算斜率时纵轴的这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。刻度不从零开始。341、电路图：、电路图：六、欧姆表原理六、欧姆表原理2、构造：、构造：表头表头电源电源可变电阻可变电阻 35363、原理：、原理：1）两表笔短路调零）两表笔短路调零 相当于被测电阻相当于被测电阻Rx0,调节调节R使使 rRREIIgg 表头电流满偏表头电流满偏Ig处，对处，对应欧姆表零刻度应欧姆表零刻度(右侧右侧)372）两表笔断路）两表笔断路 相当于被测电阻相当于被测电阻Rx，此时，此时I0，指针，指针不偏转不偏转 表头电流表头电流I0处，

19、处，对应欧姆表对应欧姆表刻度刻度(左侧左侧)383）测量电阻测量电阻Rx 被测电阻为被测电阻为Rx，指针，指针指到某确定位置指到某确定位置 表头电流表头电流I与电阻与电阻Rx一一对应，但不一一对应，但不是线性关系，表盘是线性关系，表盘刻度不均匀刻度不均匀 xgRrRREI 391、电路图：、电路图：七、多用电表的原理七、多用电表的原理40表头表头测量电路测量电路转换开关转换开关红黑表笔红黑表笔 2、构造：、构造：41机械调零：机械调零：在表盘和选择开关之间还有一个定位螺丝在表盘和选择开关之间还有一个定位螺丝,用用它可以进行机械调零，即旋转该调零螺丝，在不接入电它可以进行机械调零，即旋转该调零螺

20、丝，在不接入电路中时，可使指针指在路中时，可使指针指在左端电流端电流“0”刻线。（即电阻刻线。（即电阻“”处）处）返返回回42欧姆调零欧姆调零：将选择开关置于欧姆表某一挡后，红、黑：将选择开关置于欧姆表某一挡后，红、黑表笔短接，使指针指向右端电流满偏处。（即右端电表笔短接，使指针指向右端电流满偏处。（即右端电阻阻“0 0”位置）。位置）。返返回回43欧姆调零欧姆调零:Ig=E/(r+R0+rg)R=0I=E/(r+R0+rg+R)ErIg，rgR0返回返回使用欧姆档测电阻的步骤？44机械调零机械调零欧姆档欧姆档选择倍率选择倍率欧姆调零欧姆调零偏角大偏角大偏角小偏角小读数读数阻值等于读数乘倍率阻

21、值等于读数乘倍率中中间间附附近近换换小小倍倍率率换换大大倍倍率率使使指针尽可能靠指针尽可能靠近刻度盘的中央近刻度盘的中央位置时读数误差位置时读数误差小小.R=.R=表头示数表头示数倍率倍率步骤：步骤：表头指针表头指针454 4、待测电阻要跟别的元件和电源断开、待测电阻要跟别的元件和电源断开5 5、不要用手碰触表笔的金属、不要用手碰触表笔的金属2、合理选择倍率，使、合理选择倍率，使指针尽可能靠近刻度盘的中央位置指针尽可能靠近刻度盘的中央位置7、使用完毕应当拔出表笔，并把选择开关旋至、使用完毕应当拔出表笔，并把选择开关旋至OFF档或档或 交流电压最高档交流电压最高档注意点：注意点：1、多用电表在使用前，一定要观察指针是否指向电流、多用电表在使用前，一定要观察指针是否指向电流的零刻度。若有偏差，应调整机械零点的零刻度。若有偏差，应调整机械零点3、换用欧姆档的量程时，一定要重新调整欧姆零点、换用欧姆档的量程时，一定要重新调整欧姆零点6、要用欧姆档读数时，阻值等于表头示数乘以选择开关所、要用欧姆档读数时，阻值等于表头示数乘以选择开关所指的倍率指的倍率46