资源简介

（10）恒定电流——高考物理一轮复习大单元知识清单
一、电源
1．定义：能把电子在电源内部从电源正极搬运到负极的装置．
2．作用：移送电荷维持电源正、负极间有一定的电势差，保持电路中有持续电流
二、恒定电流
1．恒定电场
(1)定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场．
(2)形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．
(3)特点：任何位置的电荷分布和电场分布都不随时间变化，其基本性质与静电场相同．
2．恒定电流
(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，电流的强弱程度用电流这个物理量表示．
(2)形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压．
(3)电流的定义式：I＝，其中：I表示电流，q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量．用该式计算出的电流是时间t内的平均值．对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等．
(4)单位：安培，简称安，符号是A；常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)．1 A＝103 mA；1 A＝106 μA.
(5)电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反．
(6)电流是标量：虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则。
三、微观表达式
三个电流表达式的比较
公式 适用范围 字母含义 公式含义
定义式 I＝ 一切电路 q为时间t内通过导体横截面的电荷量 反映了I的大小，但不能说I∝q，I∝
微观式 I＝nqS v 一切电路 n ：导体单位体积内的自由电荷数 q：每个自由电荷的电荷量 S：导体横截面积 v：电荷定向移动的平均速率 从微观上看n、q、S、v决定了I的大小
决定式 I＝ 金属、 电解液 U：导体两端的电压 R：导体本身的电阻 I由U、R决定， I∝U，I∝
四、电阻
1．电阻的概念
导体两端的电压与通过导体的电流大小之比．
2．定义式：R＝.
3．单位：欧姆(Ω)，常用的单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)，且1 Ω＝10－3 kΩ＝10－6 MΩ.
4．物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小．对给定的导体，它的电阻是一定的，与导体两端是否加电压，导体中是否有电流无关．
5．导体U－I图像的斜率反映电阻大小．
6．欧姆定律
(1)表达式I＝；
(2)意义：表示通过导体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反比；
(3)适用条件：金属或电解质溶液导电(纯电阻电路)．
(4)欧姆定律的“二同”
①同体性：指I、U、R三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体．
②同时性：指U和I必须是导体上同一时刻的电压和电流．
五、影响导体电阻的因素
1．影响因素：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻还与构成导体的材料有关．
2．公式：R＝ρ，l表示导体沿电流方向的长度，S表示垂直于电流方向的横截面积：ρ是电阻率，表示材料的导电性能．
六、导体的电阻率
1．电阻定律
(1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻还与构成它的材料有关．
(2)导体电阻的决定式R＝ρ
l是导体的长度，S是导体的横截面积，ρ是比例系数，与导体材料有关，叫作电阻率．
2．电阻率
(1)概念：电阻率是反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关．
(2)单位是欧姆·米，符号为Ω·m.
(3)电阻率往往随温度的变化而变化．
七、串联电路和并联电路
1．串联电路：把几个导体或用电器依次首尾连接，接入电路的连接方式，如图甲所示．
并联电路：把几个导体或用电器的一端连在一起，另一端也连在一起，再将两端接入电路的连接方式，如图乙所示．
八、串联电路、并联电路的特点
串联电路 并联电路
电流关系 各处电流相等，即I＝I1＝I2＝…＝In 总电流等于各支路电流之和，即I＝I1＋I2＋…＋In
电压关系 总电压等于各部分电压之和，即U＝U1＋U2＋…＋Un 各支路两端电压相等，即U＝U1＝U2＝…＝Un
电阻关系 总电阻等于各部分电阻之和，即R＝R1＋R2＋…＋Rn 总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，即＝＋＋…＋
功率分配 ＝＝…＝ P1R1＝P2R2＝…＝PnRn
串联电路中的电压分配
串联电路中各电阻两端的电压跟它们的阻值成正比，即＝＝…＝＝＝I.
2．并联电路中的电流分配
并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比，即I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝I总R总＝U.
九、测量电路：电流表的内接法和外接法
1．两种接法的比较
内接法 外接法
电路
误差分析 电压表示数：UV＝UR＋UA＞UR 电流表示数：IA＝IR R测＝＞＝R真 电压表示数：UV＝UR 电流表示数：IA＝IR＋IV＞IR R测＝＜＝R真
误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用
适用情况 测大电阻 测小电阻
2．电流表内、外接的选择方法
(1)阻值比较法：当Rx RA时，采用内接法，当Rx RV时，采用外接法，可记忆为“大内小外”．
(2)临界值计算法
当<即当Rx＞时，用电流表内接法，当>即当Rx＜时，用电流表外接法，
当Rx＝时，两种接法效果相同．
(3)试触法：
如图，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法．
十、认识多用电表
1．多用电表可以用来测量直流电流、直流电压、交变电流、交变电压以及电阻．
2．构造
(1)表的上半部分为表盘，标有电压、电流和电阻的刻度线，用于读取这些电学量的测量值．
(2)表中央的指针定位螺丝用于使指针指到零刻度．
(3)表下半部分中间的旋钮是选择开关，周围标有测量功能的区域及量程．
3．多用电表的工作原理：闭合电路的欧姆定律、电路的串联与并联．
十一、使用多用电表
1．(1)观察多用电表：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程．
(2)机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置．若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零．
(3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔．
2．测量小灯泡的电压和电流．
①按如图甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压．
②按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流．
3．测量定值电阻
①根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处．
②将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数．
③读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果．
测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡．
十二、规律方法总结
1．数据处理
(1)测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积．指针示数的读数一般读两位有效数字．
(2)测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可．
2．误差分析
(1)电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池．
(2)欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏特点．
(3)由于欧姆表刻度的非线性，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，使指针指中值附近．
(4)测电流、电压时，由于电表内部结构的影响，测得的电流、电压值一般均小于真实值．
(5)读数时的观测易产生偶然误差，要垂直表盘正对指针读数．
3．注意事项
(1)表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”孔，黑表笔插入“－”孔，注意电流的实际方向．电流都是从红表笔流入，从黑表笔流出．
(2)区分“机械零点”与“欧姆零点”．机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮．使用前要机械调零．
(3)测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联．
(4)测量电阻时，每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零．
(5)欧姆表的表盘刻度不均匀，一般不估读．由于欧姆表盘难于估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应挡位的倍率．
(6)使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用两只手同时接触测试笔的金属杆．
(7)测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表．
(8)如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出．
(9)在研究二极管的单向导电性时，切记在二极管正向导通的情况下电路中必须连有灯泡或其他用电器，不能只连接一个二极管，否则极易烧坏二极管．
十三、用多用电表测二极管的正反向电阻
1．认识二极管：如图所示，它由半导体材料制成，它有两个极，左端为正极，右端为负极．
晶体二极管具有单向导电性：当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示．
特点：电流从正极流入时电阻很小，而从正极流出时电阻很大．
2．用多用电表测二极管的正反向电阻
(1)测二极管正向电阻：将多用电表的选择开关选至低倍率的欧姆挡，欧姆调零之后将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极．
(2)测二极管反向电阻：将多用电表的选择开关选至高倍率的欧姆挡，欧姆调零之后将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极．
十四、多用电表检查电路故障
1．故障种类及特点
电路故障一般有两种情况，即短路和断路．
(1)短路的特点：电路中有电流，但短路部分电压为零；被短路的用电器不工作，与之串联的用电器工作电流增大．
(2)断路的特点：在电源正常的情况下，断路部分电流为零，但断路处有电压，若干路断路则断路处电压等于电源电压．
2．分析与检测方法
(1)电压表检测法
若电路断路，将电压表与电源并联，若有电压说明电源完好，然后将电压表逐段与电路并联，若某一段电压表指针偏转，说明该段电路中有断点．若电路短路，则用电压表逐段与电路并联，某一段电压表示数为零，则该段被短路．
(2)欧姆表检测法
断开电路，用多用电表的欧姆挡测量待测部分的电阻，若检测部分示数正常，说明两点间电路正常；若检测部分电阻很小(几乎为零)，说明该部分短路；若检测部分指针几乎不动，说明该部分有断路．
十五、伏安法测量电阻的阻值
1．测量电路
(1)电流表外接法，如图.由于电压表的分流，电流表测量的电流值偏大，测得的电阻值偏小，适用于测量小电阻．
(2)电流表内接法，如图.由于电流表的分压，电压表测量的电压值偏大，测得的电阻值偏大，适用于测量大电阻．
2．控制电路
(1)滑动变阻器限流式接法，如图.
(2)滑动变阻器分压式接法，如图.
十六、替代法测电阻的阻值
实验方法：利用“替代法”测量电阻的电路图如图所示．图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，Rx为待测电阻，A为电流表，利用该电路，经过如下步骤可以测得待测电阻Rx的阻值．
(1)闭合S1和S3，断开S2，调节R1的阻值，使电流表读数等于某个数值I0；
(2)闭合S1和S2，断开S3，保持R1不变，调节R2，使电流表读数等于I0，然后读出R2的值，则待测电阻Rx＝R2.
十七、半偏法测电压表、电流表的内阻
1．半偏法测电流表内阻
如图所示，闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器R1，使电流表读数达到满偏值I0；保持R1不变，闭合S2，调节电阻箱R2，使电流表的读数为，然后读出R2的值，则有RA＝R2.
2．半偏法测电压表内阻
如图所示，闭合开关S，将电阻箱R2的阻值调为零，调节滑动变阻器R1，使电压表达到满偏值U0；保持R1不变，调节R2，使电压表的示数为，记下此时电阻箱的示数R2，则有RV＝R2.
十八、测量电阻的四类非常规方法
方法一　安安法
若电流表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用．
(1)如图甲所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知A1的内阻R1，则可测得A2的内阻R2＝.
(2)如图乙所示，当两电表的满偏电压UA2 UA1时，A1串联一定值电阻R0后，同样可测得A2的电阻R2＝.
方法二　伏伏法
若电压表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表和定值电阻来使用．
(1)如图甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知V1的内阻R1，则可测出V2的内阻R2＝R1.
(2)如图乙所示，两电表的满偏电流IV1 IV2时，V1并联一定值电阻R0后，同样可得V2的内阻R2＝.
方法三　半偏法测电流表内阻
电路图如图所示．
步骤：(1)断开S2，闭合S1，调节R0，使A表满偏为I0.
(2)保持R0不变，闭合S2，调节R，使A表读数为.
(3)由上可得RA＝R.
方法四　等效替代法
如图所示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上，读出电流表示数I；然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数仍为I，则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值．
十九、电功、电功率及焦耳定律
1．电功
(1)定义：是指电路中静电力对定向移动的电荷所做的功．
(2)公式：W＝qU＝IUt(适用于任何电路)．
2．电功率
(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率．
(2)公式：P＝＝IU(适用于任何电路)．
3．焦耳定律
(1)电热：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比．
(2)公式：Q＝I2Rt(适用于任何电路)．
二十、电路中的能量转化
从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能，即P电＝P机＋P损，其中P电＝UI，P损＝I2R．
二十一、闭合电路的欧姆定律
1．电动势
(1)电源：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置．
(2)电动势
①定义：在物理学中，我们用非静电力所做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，叫作电动势．
②公式：E＝．
③单位：伏特，符号为V.
2．闭合电路的欧姆定律
(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比．
(2)公式
①I＝(只适用于纯电阻电路)；
②E＝U外＋U内(适用于所有电路)．

展开更多......

收起↑