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1、2、欧姆定律第二章恒定电流知识点总结UI一、电流R注意：这是一个实验规律，I、 U、 R 三者之间并无决定关系。1、电流形成的条件： 3、伏安特性曲线电荷的定向移动。规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。I-U 图像：图像越靠近 U 轴，导体的电阻越大。2、电流强度 IIq定义式： 单位：安培（ A ）ItR1R2A 微观表达式： I nqSv 其中： n 为自由电荷的体密度； q 为自由电荷的电量； S 为导体的横截面积； v 为自由电荷定向移动的速度。B U二、电源O线性元件： 1、电源的作用：I-U 图像是过原点 O 的直线。如 R1， R2 等，并且 R1<R2。 电源相当于搬运
2、工，把负电荷从电源正极搬到电源负极，使正极积累正电荷，负极积累负电荷；电源使导体两端存在一定的电势差（电压） ； 非线性元件：电源使电路中有持续电流。I-U 图像不是过原点 O 的直线。如 A 、B 等2、电动势 E物理意义： 四、串并联电路的特点电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。R1 R2R3定义式：电路的总功率 P=P 1+P2+P3W 非E 单位：伏特（ V ），其大小是由电源本身决定的。q1、串联电路定义：用电器首尾相连的电路。串联电路的特点电动势 E 与电势差 U 的区别：I I1 I2 I3；U U1 U2 U3； R R1 R2 R3；U1:U2 :U3 R1
3、: R2: R 3WW，非静电力做功，其他形式的能转化为电能；电势差 U电动势 E ，电场力做功，电势2、并联电路q q能转化为其他形式的能。做多少功，就转化了多少能量。R1三、欧姆定律R21、电阻 R物理意义：导体对电流的阻碍作用。R3U 电路的总功率 P=P 1+P2+P3定义式： R单位：欧姆（ ），其大小是由导体本身决定的。定义：用电器并排相连的电路。Il并联电路的特点决定式： R，其中 为电阻率，反映材料的导电性能的物理量。金属导体的电阻率随着温S度的升高而增大； 合金的电阻率随着温度的变化而变化不明显； 半导体的电阻率随着温度的升高而减小。I I1 I2 I3；UU1 U2 U 3
4、；1 1 1 1 1 1 1；I1:I2:I3 : :R R 1 R2 R3 R1 R2 R3因此，闭合电路欧姆定律的另一种表达形式为五、焦耳定律1、电功 W 与电功率 P其他 电功 W UIt ，单位：焦耳（ ）；电功率 WUIt2、电热 Q电热 Q I 2 rt ，单位：焦耳（ J）；热功率 PQ I 2 r ，单位：瓦特（ W）其中：以上四式适用于任何电路， r 为用电器的内阻。3、纯电阻电路与非纯电阻电路纯电阻电路：U消耗的电能全部转化为电热，即 W=Q ；部分电路欧姆定律 I可以使用。R 非纯电阻电路：U消耗的电能转化为电热和其他形式的能量，即 W=Q Q ；部分电路欧姆定律 I不能
5、使用。R由能量守恒可得， P其他 =P PQ 。六、闭合电路欧姆定律RE r S如图所示，E1、流过电源的电流 I，此公式仅适用于纯电阻电路。R r2、电源电动势 E=U 外 U 内，此公式适用于任何电路。注意： U 外 =IR ，只适用于外电路是纯电阻电路， U 外 又称作路端电压 U； U 内 =Ir ，适用于任何电路。4、路端电压 U 与外电路电阻 R 的关系对于纯电阻电路，U路端电压 U IREER ErR r1R， U-R 图像如下图所示：UE / r EO IU其中 U-I 图像的截距代表电源的电动势 E；U-I 图像的斜率代表电源的内阻 r；如果 U 轴坐IRO标是从 0 开始的
6、， U-I 图像与 I 轴的交点代表短路电流 I 短 E 。r E U Ir5、功率与效率3、路端电压 U 与回路电流 I 的关系 1）电源表达式： U E Ir 回路电流 I 越大，路端电压 U 就越小。P 总=EI 电源的总功率电源的输出功率P 出=UI电源的内热功率PQ =I 2rPU出100% 100% ；由能量守恒可得， P电源的效率 总 =P 出 PQ 。对于纯电阻电路，PE总R100% 。电源的效率随着外电阻的增大而增大。 R r2）电动机P 出电动机消耗电能的功率 P=UI2电动机输出的机械功率 P 机=P PQP 机电动机的效率100%UI I 2r100% U Ir 100
7、%E 24rP UI U注意：电动机正常工作时，电动机为非纯电阻电路，部分电路欧姆定律不能使用，即 I U/r。由能量守恒可得， 电动机的机械功率 P 机 =PPQ 。电动机不转动时， 电动机可视为纯电阻电路， 部分电OrR路欧姆定律可以使用，即 I=U/r 。当 R=r 时，电源的输出功率最大为 Pm=E2/4r 。此时电源的效率为R50%100%6、电源的输出功率 P 出与回路电流 I 的关系R r电源的输出功率 P出 P 总 PQEIIE 2 E 22rr ( I )，此公式适用于任何电路。七、电路分析2r 4r1）动态电路分析P 出 -I 图像如下图所示：外电阻 R 的变化 IEUE
8、Ir 回路电流 I 的变化， 路端电压 U 的变化 I，U 各P 出R r R部分电流与电压的变化。2E2）含容电路分析分析含容电路的关键： 与电容器 C 串联的电阻 R 可以看做导线； 电容器 C 的电压 U C 等于与之并联的电阻 R 的电压 U。 E2rO I3）故障电路分析断路：电压不为 0，电流为 0，即电路不导通。当 I=E/2r 时，电源的输出功率最大为 Pm=E2/4r 。此时电源的效率为短路：电压为 0，电流不为 0，即电路是导通的。U E Ir100% 100%E E50%八、多用电表1、电流表的改装 7、电源的输出功率 P 出与外电阻 R 的关系对于纯电阻电路，电源的输出
9、功率为 1）电流表的内部结构P出 UII2RE 2 R E 22 R E 22 2(R r ) ( R r )R4rRgG AR2）当电流表的量程扩大Rg RRg。此时，电流表的内阻为 Rn 倍时，并联的分流电阻 R 。内n 1 R Rg2、电压表的改装1）电压表的内部结构二极管具有单向导通性。Rg RG V正向导通时，二极管的电阻比较小；反向导通时，二极管的电阻非常大。I I2 ）当电压表的量程扩大 n 倍时，串联的分压电阻 R (n 1) Rg 。此时，电压表的内阻为R 内 R Rg 。正向导通 反向导通九、实验设计 3、欧姆表的改装1）欧姆表的内部结构 1、指导原则安全可行、测量准确、便
10、于操作。 E rG R2、电路设计1）控制电路的设计Rg限流式黑表笔 红表笔Rx2）欧姆调零之后，欧姆表的内阻为 R内 R g r R ，由闭合电路欧姆定律可得， I gREE S。接R内调压范围：ER x ER Rx E上待测电阻 Rx 之后，由闭合电路欧姆定律可得， I。红表笔接在电源的负极；黑表笔R内 Rx分压式接在电源的正极。3）测量电阻的主要步骤机械调零；Rx RE S选倍率（使指针尽量指在表盘的中央位置） ；调压范围： 0 E 欧姆调零；读数示数 ×倍率。注意：每次换倍率之后，必须重新欧姆调零。 选择原则（ 1）待测电阻 Rx 远大于滑动变阻器的总电阻 R，须用分压式接法
11、； （2）要求待测电阻 R x 上电压或者电流变化范围较大，且从零开始连续可调，须用分压式接法；4、多用电表的使用 （3）待测电阻 Rx 小于滑动变阻器的总电阻 R 或相差不多，且电压、电流变化不要求从零调起时，可1）红表笔插入多用电表的正插孔；黑表笔插入多用电表的负插孔。采用限流式接法； 2）电流总是从红表笔流入，从黑表笔流出。 （4）两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法总能耗较小。3）当测量电流、电压时，红表笔的电势高于黑表笔的电势；当测量电阻时，黑表笔的电势高于红（5）一般情况下，当 R 10R x 时，选用限流式接法；当 R 10Rx 时，选用分压式接法。 表
12、笔的电势。4）使用欧姆表时，被测电阻必须孤立出来。 2）测量电路的设计电流表外接法 5）读数精度（每一小格代表的数值） ×格数 n 。6）二极管二极管的特性：Rx一般较小，选择电流表外接法测量电路。 （ 3）连接实物时，滑片应置于滑动变阻器的最左端。A4、测定电池的电动势和内阻RV实验原理：误差分析：V闭合电路欧姆定律 E U Ir （伏安法）， E IR Ir ， E U U rRU实验电路图：由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由 R可知， R 测 R 真。Rx 越小，电压表分流越小，IR R误差越小，即 RV 1，因此外接法适合测量小电阻。RxAV V电流表内接法AE r S
13、 E r SRxARA外接法 内接法V注意：由 E=U 1+I 1 r，E=U 2+I 2r 可得， U r I ，所以 U r I 。故电流变化量相同时，电源误差分析： 内阻大的路端电压的变化量较大。 电池的内阻远远小于电压表的内阻， 故此实验电路图应该选择外UR由于电流表的分压导致电压的测量值偏大，由 可知， RIRx小，误差越小，即 1，因此内接法适合测量大电阻。R A测 R 真 。 Rx 越大，电流表的分压越接法。实验误差分析：外接法误差分析UR E真选择原则当RVRx Rx R R时，即 R R R R 时，即 x ，选用电流表外接法；当 R x ，选用 A V V A VVA E测
14、Rx RA Rx RAE r SI电流表内接法。O外接法3、描绘小灯泡的伏安特性曲线实验电路图：根据串并联电路的特点，电压表的示数 U 真 ；电流表的示数 I测 U 测 I真U测。所以， I 测 总是V IRV小于 I 真 ，并且 U 测越小， I 测与 I 真 的差别越小，如图所示。当 U 测0 时， I 测 I 真 。根据图像可以L A得到以下结论： （ 1） E测 E 真 ；（ 2） r测 r真 。RE S内接法误差分析O U注意：（ 1）电压的变化范围较大，且从零开始连续变化，选择分压式控制电路； （ 2）小灯泡的电阻UR E真VE rS AIO 内接法根据串并联电路的特点，电压表的示数 U测 RA ；电流表的示数 I真 。所以， U 测总测 U 真 I 测 I是小于 U 真，并且 I 测越小， U 测与 U 真 的差别越小，如图所示。当 I 测0 时， U 测 U 真。根据图像可以得到以下结论： （ 1） E测 E 真 ；（2） r测 r真 。