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文檔簡介
1、電路的基本概念、歐姆定律知識網(wǎng)絡(luò) 第一部分 電流、電阻定律、歐姆定律知識要點(diǎn)梳理知識點(diǎn)一電流知識梳理1電流(1)定義:電荷的定向移動形成電流。(2)公式:(注意:如果是正、負(fù)離子同時移動形成電流時q是兩種電荷電荷量絕對值之和)(3)方向:規(guī)定和正電荷定向移動的方向相同,和負(fù)電荷定向移動的方向相反。(4)性質(zhì):電流既有大小也有方向,但它的運(yùn)算遵守代數(shù)運(yùn)算規(guī)則,是標(biāo)量。(5)單位:國際單位制單位是安培(A),常用單位還有毫安(mA)、微安() (6)微觀表達(dá)式:,n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù),q是每個電荷的電荷量,S是導(dǎo)體的橫截面積,v是自由電荷定向移動的速率。2形成電流的三種微粒形成電流的三種微粒
2、:自由電子、正離子和負(fù)離子,其中金屬導(dǎo)體導(dǎo)電中定向移動的電荷是自由電子,液體導(dǎo)電中定向移動的電荷是正離子和負(fù)離子,氣體導(dǎo)電中定向移動的電荷是電子、正離子和負(fù)離子。3形成電流的條件導(dǎo)體中存在自由電荷;導(dǎo)體兩端存在電壓。4電流的分類方向不改變的電流叫直流電流;方向和大小都不改變的電流叫恒定電流;方向改變的電流叫交變電流。疑難導(dǎo)析1電流的微觀本質(zhì)如圖所示,AD表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體,兩端加一定的電壓,導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S,導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個自由電荷的電荷量為q。AD導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù)總電荷量所有這些電荷都通過橫截面D所需要的時間所以導(dǎo)體
3、AD中的電流由此可見,從微觀上看,電流強(qiáng)度決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個自由電荷的電荷量、定向移動速度和導(dǎo)體的橫截面積。知識點(diǎn)二電阻和電阻定律知識梳理1電阻導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫電阻。2電阻的定義式3電阻定律導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度成正比,與橫截面積成反比。數(shù)學(xué)表達(dá)式:。4電阻率是反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量。其特點(diǎn)是隨著溫度的改變而變化。5半導(dǎo)體和超導(dǎo)體有些材料,它們的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間,且電阻隨溫度的升高而減小,這種材料稱為半導(dǎo)體。有些物質(zhì),當(dāng)它的溫度降低到絕對零度附近時,其電阻突然變?yōu)榱?,這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體。材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的
4、溫度,叫作超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度。疑難導(dǎo)析1和的比較是電阻的定義式,其電阻并不隨電壓、電流的變化而變化,只是可由該式算出線路中的電阻是電阻的決定式,其電阻的大小由導(dǎo)體的材料、橫截面積、長度共同決定提供了一種測R的方法:只要測出U、I就可求出R提供了一種測導(dǎo)體的的方法:只要測出R、S就可求出2正確理解電阻率(1)電阻率反映了材料對電流的阻礙作用,而電阻是長度、橫截面積和材料都確定時的一段特定導(dǎo)體的對電流的阻礙作用。(2)電阻率可以用計(jì)算,但電阻率只與導(dǎo)體材料有關(guān)(當(dāng)然還受溫度影響),與導(dǎo)體長度、橫截面積S無關(guān)。(3)電阻率在數(shù)值上等于用某種材料制成的長lm、橫截面積為1的導(dǎo)線的電阻值。(4)電阻率與
5、溫度有關(guān)。例如金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大;半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而減??;還有些材料電阻率幾乎不受溫度的影響,可制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。:一根粗細(xì)均勻的金屬裸導(dǎo)線,若把它均勻拉長為原來的3倍,電阻變?yōu)樵瓉淼腳倍。若將它截成等長的三段再絞合成一根,它的電阻變?yōu)樵瓉淼腳倍(設(shè)拉長與絞合時溫度不變)。答案:9;總結(jié)升華:將導(dǎo)線拉伸時,導(dǎo)線總體積不變、導(dǎo)線長度變?yōu)樵瓉韓倍時,電阻將變?yōu)樵瓉淼谋?。知識點(diǎn)三 部分電路歐姆定律知識梳理1內(nèi)容通過一段電路的電流,跟這段電路兩端的電壓成正比,跟這段電路的電阻成反比,這一規(guī)律叫部分電路歐姆定律。2表達(dá)式3定律的適用范圍金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電。4伏安特性曲線(1)
6、導(dǎo)體的伏安特性曲線:用橫軸表示電壓U,縱軸表示電流I,畫出的的關(guān)系圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。伏安特性曲線直接反映出導(dǎo)體中的電流與電壓的關(guān)系。(2)金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線是過原點(diǎn)的直線。具有這種特性的電學(xué)元件叫做線性元件,通常也叫純電阻元件,歐姆定律適用于該類型電學(xué)元件。對歐姆定律不適用的導(dǎo)體和器件,伏安特性曲線不是直線,這種元件叫做非線性元件,通常也叫非純電阻元件。特別提醒:在R一定的情況下,I正比于U,所以I一U圖線和U一I圖線都是通過原點(diǎn)的直線,如圖甲、乙所示。I一U圖線中,;U一I圖線中,。疑難導(dǎo)析1正確理解歐姆定律(1)電阻描述了導(dǎo)體對電流的阻礙作用,導(dǎo)體對電流的阻礙作用是由于自由電
7、荷在導(dǎo)體中做定向移動時跟導(dǎo)體中的金屬正離子或原子相碰而產(chǎn)生的,導(dǎo)體的電阻R與U、I無關(guān),它與導(dǎo)體本身有關(guān)。在R一定的情況下,不能把歐姆定律說成:導(dǎo)體的電阻與電壓U成正比、與電流I成反比。(2)在應(yīng)用歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式解題時,I、U、R三個物理量必須對應(yīng)于同一段電路,不能將不同部分的I、U、R值代入公式計(jì)算。2伏安特性曲線電阻恒定不變的導(dǎo)體,它的伏安特性曲線是直線,如圖中a、b兩直線。直線的斜率等于電阻的倒數(shù),斜率大的電阻小。電阻因外界條件變化而變化的導(dǎo)體,它的伏安特性曲線是曲線,如圖中曲線c所示。曲線c隨電壓的增大,斜率逐漸增大,說明導(dǎo)體c的電阻隨電壓的升高而減小。典型例題透析題型一對電流定
8、義的理解正確理解中q的含義應(yīng)注意兩點(diǎn)(1)公式中q是通過橫截面的電荷量而不是單位橫截面的電荷量。(2)電荷量不等的同種電荷同向通過某一橫截面時,;異種電荷反向通過某一橫截面時,不能相互抵消。另外從微觀上講,電流的表達(dá)式為。1、如圖所示在某種帶有一價離子的水溶液中,正負(fù)離子在定向移動,方向如圖。如果測得2s內(nèi)分別有個正離子和個負(fù)離子通過溶液內(nèi)部的橫截面M,試問:溶液中電流的方向如何?電流多大?思路點(diǎn)撥:測定電流的方向,可根據(jù)電流方向的規(guī)定:正電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞣较?,電流大小可根?jù)電流強(qiáng)度的定義式計(jì)算。注意電量q的含義。解析:水溶液導(dǎo)電是靠自由移動的正負(fù)電荷,它們在電場的作用下向相反方向定向
9、移動。電學(xué)中規(guī)定,電流的方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿拥姆较?,所以溶液中電流的方向與正離子定向移動的方向相同,即由A指向B。每個離子的電荷量是。該水溶液導(dǎo)電時負(fù)電荷由B向A運(yùn)動,負(fù)離子的定向移動可以等效看作是正離子反方向的定向移動。所以,一定時間內(nèi)通過橫截面的電量應(yīng)該是正負(fù)兩種離子電荷量的絕對值之和??偨Y(jié)升華:在用公式進(jìn)行計(jì)算時,往往將電解液導(dǎo)電與金屬導(dǎo)體導(dǎo)電混為一談。金屬導(dǎo)體中的自由電荷只有自由電子,而電解液中的自由電荷是正、負(fù)離子,應(yīng)用計(jì)算時,q應(yīng)是同一時間內(nèi)正、負(fù)兩種離子通過橫截面積的電量的絕對值之和。題型二電阻定律的理解電阻定律是電阻的決定式,反映了電阻與哪些物理量有關(guān)系。解決此類題目時,應(yīng)抓住
10、題目中物理量的變化關(guān)系。2、兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線A和B,如果把導(dǎo)線A均勻拉長到原來的2倍,導(dǎo)線B對折后絞合起來,然后分別加上相同的電壓,則它們的電阻之比為_,相同時間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量之比為_。思路點(diǎn)撥:依據(jù)電阻定律求;用公式求相同時間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量之比。解析:某導(dǎo)體形狀改變后,由于質(zhì)量不變,則總體積不變、電阻率不變,當(dāng)長度和面積S變化時,應(yīng)用來確定在形變前后的關(guān)系,分別用電阻定律即可求出變化前后的電阻關(guān)系。一根給定的導(dǎo)線體積不變,當(dāng)均勻拉長為原來的2倍時,則橫截面積為原來的,設(shè)A、B導(dǎo)線原長為,截面積為S,電阻為R,則。 則 又根據(jù)(此步推導(dǎo)的方向是利用不變量U和已知量R
11、、t) 由題意知 則。總結(jié)升華:解決這類問題的基本思路是:(1)首先抓住體積不變,確定S和。(2)由電阻定律判斷。舉一反三【變式】加在某段導(dǎo)體兩端電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時,導(dǎo)體中的電流就增加0.9 A,如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼?/2時,導(dǎo)體中的電流將變?yōu)開A。解析:設(shè)該段導(dǎo)體電阻為R,依題意有 當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時,依題意有 當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼?/2時,導(dǎo)體中的電流應(yīng)為從式可解得=0.45A從而可知=0.225A。題型四導(dǎo)體的伏安特性曲線解決這類問題的基本思路:(1)首先分清是圖線還是圖線。(2)搞清圖線斜率的物理意義,即(或)為了搞清這個問題,最好是將圖象的斜率轉(zhuǎn)化為物理公式,還是。(3
12、)必要時配合部分電路歐姆定律。4、在如圖甲所示的電路中,電源電動勢為3.0V,內(nèi)阻不計(jì),為3個相同規(guī)格的小燈泡,這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。當(dāng)開關(guān)S閉合后 ( )A通過的電流為通過的電流的2倍B的電阻為7.5C消耗的電功率為0.75WD消耗的電功率為0.375W思路點(diǎn)撥:因兩端電壓為3.0V,由圖乙讀出此時通過的電流為0.25A;串聯(lián)后并聯(lián)在電源兩端,故每個小燈泡兩端電壓為1.5V,由圖乙讀出此時通過這個支路的電流為0.20A。由以上分析可知A項(xiàng)不正確;的電阻, B項(xiàng)不正確;消耗的電功率,C項(xiàng)正確;消耗的電功率,D項(xiàng)不正確。答案:C總結(jié)升華:用橫軸表示電壓U,縱軸表示電流I,畫出的的關(guān)
13、系圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。伏安特性曲線直接反映出導(dǎo)體中的電流與電壓的關(guān)系。舉一反三【變式】兩個額定電壓為220V的白熾燈和的特性曲線如圖所示。的額定功率約為_W;現(xiàn)將和串聯(lián)后接在220V的電源上,電源內(nèi)阻忽略不計(jì)。此時的實(shí)際功率約為_W。 答案:99;17.5解析:由圖線可知U=220V時,I=0.45A,故的額定功率。據(jù)串聯(lián)電路的特征可知通過和的電流相等,同時兩者電壓之和應(yīng)為220 V。從圖線可知,符合上述條件的電流值應(yīng)為I=0. 25 A。此時對應(yīng)的電壓,故的實(shí)際功率。第二部分 串、并聯(lián)電路 電功和電熱知識要點(diǎn)梳理知識點(diǎn)一電阻的連接知識梳理串、并聯(lián)電路特點(diǎn) 串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流各處電流
14、相等即電流分配和電阻成反比電壓電壓分配和電阻成正比各支路兩端電壓相等總電阻總電阻等于各電阻之和,即總電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和,即功率分配功率分配和電阻成正比,即功率分配和電阻成反比,即疑難導(dǎo)析1處理復(fù)雜電路,關(guān)鍵是畫復(fù)雜電路的等效電路圖,其原則和方法為:(1)原則:無電流的支路除去;電勢相等的各點(diǎn)合并;理想導(dǎo)線任意長短;理想電流表可認(rèn)為短路,理想電壓表可認(rèn)為斷路;電壓穩(wěn)定時電容器可認(rèn)為斷路。(2)方法:電流分支法:先將各結(jié)點(diǎn)用字母標(biāo)上,判定各支路元件中電流的有無和方向(可假設(shè)在總電路兩端加上電壓后判定),然后按電流流向,自左到右將各元件結(jié)點(diǎn),分支逐一畫出,加工整理即可;等勢點(diǎn)排列法:標(biāo)出結(jié)
15、點(diǎn)字母,判斷出各結(jié)點(diǎn)電勢的高低(電路無電壓時可先假設(shè)加上電壓),將各結(jié)點(diǎn)按電勢高低自左到右排列,再將各結(jié)點(diǎn)間的支路畫出,然后加工整理即可。注意:以上兩種方法常常結(jié)合使用。2幾個有用的結(jié)論(1)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意一個電阻,電路中任意一個電阻變大時,串聯(lián)的總電阻變大。(2)并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任意一個電阻,任意一個電阻變大時,總電阻變大。(3)電阻并聯(lián)后的總電阻為。(注意并聯(lián)后總電阻不等于) :如圖所示,兩個截面不同、長度相等的均勻銅棒接在電路中,兩端電壓為U,則( )A通過兩棒的電流強(qiáng)度相等B兩棒的自由電子定向移動的平均速率不等C兩棒內(nèi)的電場強(qiáng)度不同,細(xì)棒內(nèi)場強(qiáng)大于粗棒內(nèi)場強(qiáng)D
16、細(xì)棒兩端的電壓大于粗棒兩端的電壓答案:ABCD解析:兩棒串聯(lián),故選項(xiàng)A正確。由,因,所以,故選項(xiàng)B對。,因,所以,故選項(xiàng)C正確。,因,所以,故選項(xiàng)D正確。知識點(diǎn)二電功、電功率和電熱知識梳理1電功電流做功的實(shí)質(zhì)是電場力對電荷做功。電場力對電荷做功,電荷的電勢能減少,電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。因此電功,這是計(jì)算電功普遍適用的公式。2電功率單位時間內(nèi)電流做的功叫電功率。,這是計(jì)算電功率普遍適用的公式。3焦耳定律(1)電熱:由于導(dǎo)體的電阻,使電流流過導(dǎo)體時消耗的電能中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那一部分叫電熱。(2)計(jì)算公式(焦耳定律):,這是普遍適用的電熱計(jì)算公式。焦耳定律是電流熱效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,凡是要計(jì)算電熱,都
17、應(yīng)首選焦耳定律。焦耳定律說明了有電阻才能產(chǎn)生電熱,如果一段電路上的電阻R=0,這段電路上將無電熱產(chǎn)生,如電流流過超導(dǎo)體時。(3)熱功率定義:單位時間內(nèi)電流產(chǎn)生的熱量。公式:。疑難導(dǎo)析1、純電阻電路和非純電阻電路(1)如果一段電路中只含有電阻元件(例如電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵、白熾燈等)稱之為純電阻電路,它有兩大基本特點(diǎn): 遵循歐姆定律;電流通過純電阻電路時,電流做功所消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,電功等于電熱,即。(2)如果電路中除了含有電阻外,還包括電動機(jī)、電解槽等能夠把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的用電器,這種電路稱為非純電阻電路,其特點(diǎn)是:不遵循歐姆定律,在非純電阻電路中;電流通過電路時,電流
18、做功消耗的電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,還要轉(zhuǎn)化成其他形式的能,如機(jī)械能、化學(xué)能等,即。2、額定功率和實(shí)際功率的區(qū)別和聯(lián)系額定功率是指用電器在額定電壓下工作時所消耗的功率;實(shí)際功率是指用電器在實(shí)際電壓下工作時所消耗的功率。(1)用電器正常工作的條件: 用電器兩端的實(shí)際電壓等于其額定電壓; 用電器中的實(shí)際電流等于其額定電流; 用電器的實(shí)際功率等于其額定功率。由于以上三個條件中的任意一個得到滿足時,其余兩個條件必然同時滿足,因此它們是用電器正常工作的等效條件。靈活使用等效條件,往往能夠簡化解題過程。(2)用電器在一般工作狀態(tài)下,其實(shí)際功率與額定功率的關(guān)系為:。 但一般工作狀態(tài)下的電阻可認(rèn)為與額定工作狀態(tài)下
19、的電阻相同,即。 而實(shí)際工作的電流、電壓和實(shí)際功率由電路具體情況確定。3、電路中的極值問題(1)電壓或電流的極值問題串聯(lián)電路允許的電壓、電流最大值串聯(lián)電路的特點(diǎn)是電流處處相等。為使電流流過額定電流不相同的各元件都不損壞,電路允許的最大電流應(yīng)等于各元件中最小的那個額定電流值,并以此電流值計(jì)算加在該電路兩端的最大電壓。并聯(lián)電路允許的電壓、電流最大值并聯(lián)電路的特點(diǎn)是各支路電壓相等。為使額定電壓不同的各元件不損壞,并聯(lián)電路允許加的最大電壓應(yīng)等于各元件中額定電壓最小的那個值,并以該電壓值計(jì)算并聯(lián)部分的最大電流?;炻?lián)電路允許的電壓、電流最大值對混聯(lián)電路,先分析并聯(lián)部分的最大允許電壓,等于并聯(lián)各元件中最小的
20、額定電壓,然后根據(jù)求出并聯(lián)部分的總電流,最后把和串聯(lián)元件的額定電流相比較,選最小的電流作為整個電路允許的最大電流,并由計(jì)算最大電壓。(2)電路消耗的最大(或最小)功率電路消耗的最大功率先找出電路允許通過的最大電流,然后利用計(jì)算。某元件功率的最大值由知,流過某元件的電流最大時,它的功率就最大。電路消耗的最小功率當(dāng)電路兩端的電壓恒定時,由知,P最小的條件是I最小。:理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動機(jī)和電熱絲,電動機(jī)帶動風(fēng)葉轉(zhuǎn)動,電熱絲給空氣加熱,得到熱風(fēng)將頭發(fā)吹干設(shè)電動機(jī)線圈的電阻為,它與電熱絲的電阻相串聯(lián),接到直流電源上,電吹風(fēng)機(jī)兩端電壓為U,電流為I,消耗的電功率為P,則有( )A B C D答案:D
21、解析:電功和電熱是不同的,電功率,熱功率,在含有電動機(jī)的非純電阻的電路中,電功率大于熱功率,即,由此可得,故本題選項(xiàng)D正確。典型例題透析題型二非純電阻電路分析解決非純電阻電路的問題,關(guān)鍵是分析清楚多種情況下電能分別轉(zhuǎn)化為什么形式的能,然后再確定選什么公式計(jì)算電功或電功率,切不可在沒有分析清楚的情況下生搬硬套。對于電動機(jī)問題則要分情況而定,電動機(jī)不轉(zhuǎn),視為純電阻,若正常運(yùn)轉(zhuǎn),則視為非純電阻。2、有一個直流電動機(jī),把它接入0. 2 V電壓的電路時,電機(jī)不轉(zhuǎn),測得流過電動機(jī)的電流是0.4 A;若把電動機(jī)接入2.0 V電壓的電路中,電動機(jī)正常工作,工作電流是1.0 A。求電動機(jī)正常工作時的輸出功率多大
22、?如果在發(fā)動機(jī)正常工作時,轉(zhuǎn)子突然被卡住,電動機(jī)的發(fā)熱功率是多大?思路點(diǎn)撥:當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時,電動機(jī)無機(jī)械能輸出,故電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,相當(dāng)于純電阻電路,歐姆定律成立。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時一部分電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能輸出,但因線圈有電阻,故又在該電阻上產(chǎn)生內(nèi)能,輸入的電功率。解析:接U=0.2 V電壓,電機(jī)不轉(zhuǎn),電流I=0. 4 A,根據(jù)歐姆定律,線圈電阻=0. 5。當(dāng)接=2.0電壓時,電流1. 0 A,故輸入電功率W=2.0W熱功率W=0.5W故輸出功率即機(jī)械功率(2.00.5)W=1.5W如果正常工作時,轉(zhuǎn)子被卡住,則電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,故其發(fā)熱功率W8 W。總結(jié)升華:(1)對于非純電阻電路,歐姆定
23、律已不成立,電功、電熱、電功率、熱功率要分別用不同的公式進(jìn)行計(jì)算。(2)不能簡單地認(rèn)為只要有電動機(jī)的電路就是非純電阻電路,當(dāng)電動機(jī)不轉(zhuǎn)時消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,這時電動機(jī)相當(dāng)于一個純電阻。題型三電路中的能量轉(zhuǎn)化問題電路中的能量轉(zhuǎn)化問題主要涉及電能、化學(xué)能、機(jī)械能、內(nèi)能等能量,特別是當(dāng)電路中含有電動機(jī)、電解槽等非純電阻元件時,部分電路的歐姆定律不再成立,此時應(yīng)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律求解,即電功率等于電熱功率與機(jī)械功率(或轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率)之和。3、如圖所示為電動機(jī)提升重物的裝置,電動機(jī)線圈電阻為r=1,電動機(jī)兩端電壓為5V,電路中的電流為1A,物體A重20 N,不計(jì)摩擦力,求:(1)電動機(jī)線
24、圈電阻上消耗的熱功率是多少?(2)電動機(jī)輸入功率和輸出功率各是多少?(3)10 s內(nèi),可以把重物A勻速提升多高?(4)這臺電動機(jī)的機(jī)械效率是多少?思路點(diǎn)撥:首先要知道輸入功率是電機(jī)消耗的總功率,而輸出功率是機(jī)械功率。消耗的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能兩部分,由能量守恒定律可求解。解析:(1)根據(jù)焦耳定律,熱功率為:(2)電功率等于輸入電流與電動機(jī)兩端電壓的乘積 輸出功率等于輸入功率減去發(fā)熱消耗的功率(3)電動機(jī)輸出的功率用來提升重物轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率,在10 s內(nèi), 解得(4)機(jī)械效率??偨Y(jié)升華:(1)在純電阻電路中,電功等于電熱,電功率可以用計(jì)算。(2)在非純電阻電路中,電功大于電熱,電功率只能用計(jì)算
25、。(3)對于非純電阻電路,歐姆定律不再成立。舉一反三【變式】電動自行車是一種重要的交通工具,成都市每天有數(shù)十萬輛電動自行車行駛在大街小巷,形成了一道獨(dú)特的風(fēng)景。電動自行車提供能量的裝置為裝在電池盒內(nèi)的電池阻,當(dāng)它給電動機(jī)供電時,電動機(jī)將帶動車輪轉(zhuǎn)動。假設(shè)有一輛電動自行車,人和車的總質(zhì)量為120kg。當(dāng)該車在水平地面上以5m/s的速度勻速行駛時,它受到的阻力約等于人和車總重的0.02倍,此時電池組加在電動機(jī)兩端的電壓為36V,通過電動機(jī)的電流為5A。若連接導(dǎo)線的電阻不計(jì),傳動裝置消耗的能量不計(jì),g取10。求:(1)電動機(jī)輸出的機(jī)械功率; (2)電動機(jī)線圈的電阻。解析:(1)當(dāng)電動自行車勻速行駛時
26、,牽引力等于阻力,有=0.02mg 電動機(jī)輸出的機(jī)械功率=Fv 代入數(shù)據(jù)解得 =120W (2)電動機(jī)的輸入功率 P=IU 電動機(jī)內(nèi)部的熱功率 由能量守恒定律有 所以代入數(shù)據(jù)解得 r=2.4。 高考綜合復(fù)習(xí)恒定電流專題復(fù)習(xí)二閉合電路歐姆定律 電路的分析第一部分 電動勢 閉合電路歐姆定律 知識要點(diǎn)梳理知識點(diǎn)一電動勢知識梳理1電源使導(dǎo)體兩端存在持續(xù)電壓,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2電動勢(1)物理意義:反映不同電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量。電動勢大,說明電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大;電動勢小,說明電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)小。定義公式為,其單位與電勢、電勢差相
27、同。該物理量為標(biāo)量。(2)大?。旱扔谕怆娐窋嚅_時的路端電壓,數(shù)值上也等于把1C的正電荷從電源負(fù)極移到正極時非靜電力所做的功。(3)電動勢的方向:電動勢雖是標(biāo)量,但為了研究電路中電勢分布的需要,我們規(guī)定由負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部指向正極的方向(即電勢升高的方向)為電動勢的方向。特別提醒:(1)電源電動勢由電源本身決定,與電路及工作狀態(tài)無關(guān)。(2)電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓,可以用電壓表近似測量。疑難導(dǎo)析1怎樣理解電源的電動勢?(1)電動勢是描述電源通過非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小的物理量。例如1節(jié)干電池電動勢E=1.5V,物理意義是:在閉合電路中,每通過1C的電荷,電
28、池就把1.5J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)電動勢在數(shù)值上等于電路中通過1C的電量時電源所提供的電能。(3)電動勢等于電源開路時正、負(fù)極間的電勢差。(4)電動勢等于內(nèi)、外電路電壓之和。2電流是否總是從高電勢流向低電勢導(dǎo)體形成電流的條件:導(dǎo)體兩端存在電壓,導(dǎo)體兩端與電源兩極接通時(電源的作用是保持導(dǎo)體兩端的電壓)導(dǎo)體中有了電場,導(dǎo)體中的自由電子在電場力作用下發(fā)生定向移動,自由電子從低電勢處流向高電勢處,故電流的方向在外電路是從高電勢處流向低電勢處;在內(nèi)電路(電源內(nèi)部),電流從電源的負(fù)極流向正極,即從低電勢處流向高電勢處。因此,電流從高電勢處流向低電勢處只對外電路正確,對內(nèi)電路不正確。但由于內(nèi)電路的電
29、阻作用,電流流過內(nèi)電路時也要產(chǎn)生一個電壓降,即內(nèi)電壓。電流在內(nèi)電路上的電壓降低(內(nèi)電壓)和外電路上的電壓降低(外電壓)之和,正好等于電源電動勢。至于電流在內(nèi)電路中流過電阻電勢還能升高,則是由于除靜電力外還有其他的力(非靜電力)對運(yùn)動電荷做功,消耗了其他形式的能量的緣故。知識點(diǎn)二閉合電路歐姆定律知識梳理1內(nèi)容閉合電路中的電流跟電源電動勢成正比,跟內(nèi)、外電路電阻之和成反比,這個結(jié)論叫做閉合電路歐姆定律。2表達(dá)式(1)電流表達(dá)式(2)電壓表達(dá)式3適用范圍外電路是純電阻的電路。4路端電壓U外電路兩端的電壓,即電源的輸出電壓,(1)當(dāng)外電阻R增大時,I減小,內(nèi)電壓減小,路端電壓U增大。當(dāng)外電路斷開時,I
30、=0,U=E。(2)當(dāng)外電阻減小時,I增大,內(nèi)電壓增大,路端電壓減小。當(dāng)電源兩端短路時, 外電阻。(3)路端電壓也可以表示為, 也可以得到路端電壓隨外電阻增大而增大的結(jié)論。5路端電壓與電流的關(guān)系(U一I圖象)如下左圖所示為U一I圖象,由知,圖線為一條直線,與縱軸交點(diǎn)為電源電動勢,與橫軸交點(diǎn)為短路電流,直線的斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻。由于一般電源的內(nèi)阻r很小,故外電壓U隨電流I的變化不太明顯,實(shí)際得到的圖線往往很平,只畫在坐標(biāo)紙上的上面一小部分,為充分利用坐標(biāo)紙,往往將橫軸向上移,如下右圖所示的實(shí)驗(yàn)圖線。此時應(yīng)注意,圖線與橫軸的交點(diǎn),并非短路電流,不可盲目用它求內(nèi)阻,但圖線與縱軸的交點(diǎn)仍代表電動
31、勢E,圖線斜率的絕對值仍等于內(nèi)阻r。6閉合電路中的功率(1)電源的總功率:;(2)電源內(nèi)耗功率:;(3)電源的輸出功率:。疑難導(dǎo)析1、部分電路歐姆定律的圖象、伏安特性曲線圖象與閉合電路的曲線的區(qū)別圖象物理意義注意問題圖象反映U跟I的正比關(guān)系圖象的斜率表示導(dǎo)體的電阻圖象反映導(dǎo)體的伏安特性,圖象是直線表示導(dǎo)體為線性元件,曲線表示導(dǎo)體為非線性元件圖象斜率的倒數(shù)為導(dǎo)體的電阻閉合電路的圖象表示電源的輸出圖象特性,縱軸截距為電源電動勢,橫軸截距為短路電流圖象斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻2、 閉合電路中電路的動態(tài)分析方法根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)電路的性質(zhì),來分析電路中某一電阻變化而引起的整個電路中各部分電學(xué)量的
32、變化情況,常見方法如下:(1)程序法基本思路是“部分整體部分”,即從阻值變化的部分入手,由串并聯(lián)規(guī)律判知的變化情況,再由歐姆定律判知和的變化情況,最后由部分電路歐姆定律判知各部分物理量的變化情況。分析解答這類習(xí)題的一般步驟是:確定電路的外電阻以及外電阻如何變化。說明:a、當(dāng)外電路的任何一個電阻增大(或減小)時,電路的總電阻一定增大(或減小);b、在如圖所示分壓電路中,滑動變阻器可以視為由兩段電阻構(gòu)成,其中一段與用電器并聯(lián)(以下簡稱并聯(lián)段),另一段與并聯(lián)部分串聯(lián)(以下簡稱串聯(lián)段);設(shè)滑動變阻器的總電阻為R,燈泡的電阻為,與燈泡并聯(lián)的那一段電阻為,則分壓器的總電阻為。上式可以看出,當(dāng)減小時, 增大
33、;當(dāng)增大時,減小。由此可以得出結(jié)論:分壓器總電阻的變化情況,與并聯(lián)段電阻的變化情況相反,與串聯(lián)段電阻的變化情況相同。根據(jù)閉合電路歐姆定律,確定電路的總電流如何變化。由,確定電源的內(nèi)電壓如何變化。由,確定電源的外電壓(路端電壓)如何變化。由部分電路歐姆定律確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化。確定支路兩端的電壓如何變化以及通過各支路的電流如何變化。此類題型還可用“并同串反”規(guī)律判斷。所謂“并同”,即某一電阻增大時,與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大,反之則減小。所謂“串反”,即某一電阻增大時,與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓,電功率都將減小。(2)極限法:即因
34、變阻器滑片滑動引起電路變化的問題,可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論。(3)特殊值法:對于某些雙臂環(huán)路問題,可以采取代入特殊值去判定,從而找出結(jié)論。3、電源的輸出功率隨外電阻的變化規(guī)律電源的輸出功率為。當(dāng)時,有最大值,即與外電阻R的這種函數(shù)關(guān)系可用如圖的圖象定性地表示:由圖象還可知,對應(yīng)于電源的非最大輸出功率P可以有兩個不同的外電阻和,當(dāng)時,若R增大,則增大;當(dāng)時,若R增大,則減小。說明:上面的結(jié)論都是在電源的電動勢的內(nèi)電阻r不變的情況下適用。在電源的內(nèi)阻不變時,電源的輸出功率(即外電阻上消耗的功率)隨外電阻的變化不是單調(diào)的,存在極值:當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時,輸出功率達(dá)到最大值。如果一個電
35、路的外電阻固定不變,當(dāng)電源的內(nèi)電阻發(fā)生變化時,電源的輸出功率隨內(nèi)電阻的變化是單調(diào)的,內(nèi)電阻減小,輸出功率增大,當(dāng)內(nèi)電阻最小時,輸出功率最大。特別提醒:(1)外電阻越向靠近內(nèi)阻方向變化,電源輸出功率越大。(2)判斷可變電阻的功率,方法與此相似,只要把其余電阻看成內(nèi)電阻處理即可。4、電源效率電源效率:指電源的輸出功率與電源的功率之比,即。對純電阻電路:,所以當(dāng)R增大時,效率提高,當(dāng)時,電源有最大輸出功率,效率僅為50%,效率并不高。5、電路故障分析電路故障分析來源于生產(chǎn)生活實(shí)際,意義重大,是高考命題的一個熱點(diǎn),故障一般是斷路或短路。斷路和短路各有特點(diǎn)。(1)電路中發(fā)生斷路,表現(xiàn)為電源電壓不為零,而
36、電流為零;斷路后,電源電壓將全部降落在斷路之處。若電路中某兩點(diǎn)間電壓不為零,等于電源電壓,則過這兩點(diǎn)間有斷點(diǎn),而這兩點(diǎn)與電源連接部分無斷點(diǎn);若電路中某兩點(diǎn)間電壓為零,說明這兩點(diǎn)間無斷點(diǎn),而這兩點(diǎn)與電源連接部分有斷點(diǎn)。(2)電路中某一部分發(fā)生短路,表現(xiàn)為有電流通過電路而該電路兩端電壓為0。明確電路故障的這些特點(diǎn)是正確分析電路故障問題的基礎(chǔ)。6、電路問題的分析和計(jì)算技巧(1)電路的綜合分析和計(jì)算應(yīng)掌握的六種等效處理方法:電表的等效處理若不考慮電表的內(nèi)阻對電路的影響,即把電表看成是理想的電表。這樣,可把理想電流表看成是能測出電流的導(dǎo)線,把理想電壓表看成是能測出電壓的阻值為無窮大的電阻(即電壓表處可看
37、成斷路),若要考慮內(nèi)阻對電路的影響時,電表都應(yīng)等效為一個電阻?;瑒幼冏杵鞯牡刃幚砘瑒幼冏杵髟陔娐分衅鸶淖冸娏鞯淖饔?,在電路計(jì)算中,一般把它當(dāng)作兩個電阻分開進(jìn)行處理。電容器的等效處理電容器具有“隔直流,通交流”的性質(zhì),這個性質(zhì)決定了它在恒定電路中具有斷路的特點(diǎn)。當(dāng)電容器處于充、放電時,有電流通過電容器;當(dāng)電容器充、放電結(jié)束時,即電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,無電流通過電容器,此時,它在電路中相當(dāng)于一個阻值為無窮大的元件,在簡化時可把它作斷路(或去掉)等效處理。電動機(jī)的等效處理電動機(jī)是一種非純電阻性用電器,它把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能,在電路計(jì)算中,常把電動機(jī)等效為阻值等于其內(nèi)阻的電阻和無電阻的轉(zhuǎn)動線圈D串
38、聯(lián)而成,如圖所示。電流通過時把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而線圈D把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。無電流通過的電阻的等效處理在電路中,當(dāng)通過某一電阻的電流為零時,則它兩端的電壓為零,即電阻兩端的電勢相等,可把這樣的電阻用一段無電阻的導(dǎo)線來等效。多個電阻的等效處理(2)電路分析和計(jì)算的常用方法典型的電路分析和計(jì)算問題,涉及兩個歐姆定律、電功、電功率、電熱、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)等知識點(diǎn),要確切理解每個物理概念和物理規(guī)律的內(nèi)涵、適用條件及有關(guān)知識的聯(lián)系和區(qū)別,同時可以在學(xué)習(xí)中總結(jié)、歸納方法和技巧,使復(fù)雜問題得到簡化。有關(guān)電路計(jì)算常用的方法:比例法和分析法;等效法(等效電阻、等效電源法);節(jié)點(diǎn)電流分析法;解析法;內(nèi)電路切入法等。
39、典型例題透析題型一對電動勢、路端電壓的理解(1)電動勢是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量,它定義為:電源提供的電能與通過電源的電荷量之比,即,數(shù)值上等于為移送單位電荷量(1C)的電荷所提供的電勢能,其單位為V,與電壓單位相同,但反映的物理過程是不同的。電壓的數(shù)值等于單位電荷量的電荷通過電路時消耗的電勢能。(2)路端電壓U:外電路兩端的電壓,即電源的輸出電壓,。題型二閉合電路的動態(tài)分析在討論電路中電阻發(fā)生變化后引起電流、電壓發(fā)生變化的問題時,要善于把部分電路和全電路結(jié)合起來,注意思考的邏輯順序,使得出的每一個結(jié)論都有依據(jù),這樣才能有助于培養(yǎng)嚴(yán)密的推理能力,作出科學(xué)的判斷。總結(jié)升華:這
40、類問題的解題規(guī)律是:由題中一個電阻的變化總電阻總電流內(nèi)電壓路端電壓各支路電流、電壓及電阻等。要根據(jù)歐姆定律以及串、并聯(lián)電路中電壓和電流的分配關(guān)系求解。舉一反三【變式】在如圖所示的電阻中,和皆為定值電阻,為可變電阻,電源的電動勢為,內(nèi)阻為r。設(shè)電流表A的讀數(shù)為I,電壓表V的讀數(shù)為U。當(dāng)?shù)幕瑒佑|點(diǎn)向圖中a端移動時( )AI 變大,U變小 BI 變大,U變大CI 變小,U變大 DI 變小,U變小答案:D3、 解析:當(dāng)?shù)幕瑒佑|點(diǎn)向a端滑動時,變小,故而外電路的電阻變小,路端電壓變小,電壓示數(shù)減小,干路電流I增大,則兩端電壓減小,電流減小,電流表示數(shù)變小,選項(xiàng)D正確。題型三含有電容器電路的分析與計(jì)算方法
41、1穩(wěn)態(tài)含容直流電路電容器處于穩(wěn)定狀態(tài)時,相當(dāng)于斷路,此時的電路具有以下兩個特點(diǎn):(1)電容器所在支路無電流,與電容器直接串聯(lián)的電阻相當(dāng)于一根無阻導(dǎo)線;(2)電容器上的電壓就是含有電容器的那條支路并聯(lián)部分電路的電壓。分析清楚電路中各電阻元件的連接方式,把握電路在穩(wěn)定狀態(tài)時所具有的上述兩個特點(diǎn),是解決穩(wěn)態(tài)含容直流電路問題的關(guān)鍵。2動態(tài)含容直流電路若直流電路結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,電容器兩端的電壓往往會產(chǎn)生相應(yīng)的變化,從而在電路中產(chǎn)生短暫的充、放電電流,使電容器的電荷量發(fā)生改變,試題通常要求分析這個電容器所帶電荷的電荷量的改變量及充、放電電流的方向。對于這類問題,只要抓住初、末兩穩(wěn)定狀態(tài)電容器極板電壓的變化情
42、況,根據(jù)來分析即可;若是電荷量連續(xù)變化的動態(tài)問題,可以利用微元法,分析極短時間內(nèi)的電壓變化量。3、如圖所示的電路中,電源電動勢E=6.00V,其內(nèi)阻可忽略不計(jì)。電阻的阻值分別為=2.4 k,4.8 k,電容器的電容C=4.7。閉合開關(guān)S,待電流穩(wěn)定后,用電壓表測兩端的電壓,其穩(wěn)定值為1.50 V。(1)該電壓表的內(nèi)阻為多大?(2)由于電壓表的接入,電容器的電荷量變化了多少?思路點(diǎn)撥:因?yàn)殡娐分卸ㄖ惦娮枳柚递^大,所以該處電壓表應(yīng)該考慮其內(nèi)阻的影響,此時電壓表即為一個可以顯示自身電壓的電阻。電容器的電壓,即為與之并聯(lián)的電阻的電壓,由串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及電容器電容的定義式即可求解。解析:(1)設(shè)電
43、壓表的內(nèi)阻為,測得兩端的電壓為,與并聯(lián)后的總電阻為R, 則有 由串聯(lián)電路的規(guī)律 聯(lián)立得: 代入數(shù)據(jù)得4.8 k(2)電壓表接入前,電容器上的電壓等于電阻上的電壓,兩端的電壓為, 則 又 接入電壓表后,電容器上的電壓為 由于電壓表的接入,電容器帶電荷量增加了 代入數(shù)據(jù),可得。總結(jié)升華:(1)求解含電容器的電路問題,首先弄清電路結(jié)構(gòu),分析出電容器兩極板電勢的高低,由串、并聯(lián)電路及歐姆定律計(jì)算或判斷出極板間電壓大小,最后由計(jì)算電容器的帶電量。(2)最近幾年高考對此類問題主要考查了極板上的帶電性、帶電量或帶電粒子在電容器極板間的運(yùn)動。舉一反三【變式】如圖所示的電路中,電源的電動勢E=3. 0V,內(nèi)阻r
44、=1.0;電阻=10,10, =30,=35;電容器的電容C=100。電容器原來不帶電,求接通電鍵K并達(dá)到穩(wěn)定這一過程中流過的總電量。解析:電鍵K閉合后,由電阻的串并聯(lián)公式,得閉合電路的總電阻為由歐姆定律得,通過電源的電流電源的端電壓V電阻兩端的電壓V通過的總電量就是電容器的帶電量C。題型四閉合電路的分析與計(jì)算閉合電路問題涉及到的基本概念、基本方法較多,當(dāng)要求計(jì)算電路中某用電器的電流、電壓、電功率時,若直接用定義式來求比較麻煩,甚至不能求解,此時可根據(jù)串、并聯(lián)電路中的有關(guān)規(guī)律和閉合電路歐姆定律從另一角度求解。4、三只燈泡、和的額定電壓分別為1.5 V、1.5 V和2.5 V,它們的額定電流都為
45、0.3 A。若將它們連接成圖1、圖2所示電路,且燈泡都正常發(fā)光,(1)試求圖1電路的總電流和電阻消耗的電功率;(2)分別計(jì)算兩電路電源提供的電功率,并說明哪個電路更節(jié)能。思路點(diǎn)撥:由燈泡的額定電流即可求出總電流,由閉合電路的歐姆定律可求出電源的路端電壓,與并聯(lián)電路兩端電壓相減即可得出兩端電壓,從而求出消耗的電功率。電源提供的電功率由公式可求得。解析:(1)由題意,在圖1電路中:電路的總電流=0.9 A =2.55 V =0.05 V 0.9A 電阻消耗功率=0.045 W(2)題1電源提供的電功率=0.9×3 W=2.7W 圖2電源提供的電功率0.3×6W1.8 W 由于燈
46、泡都正常發(fā)光,兩電路有用功率相等,而 所以圖2電路比圖1電路節(jié)能。總結(jié)升華:本題考查的知識點(diǎn)有電路分析、閉合電路歐姆定律以及電功率的計(jì)算。解決本題的關(guān)鍵是在對電路正確分析的前提下,利用電路的總電流與各支路電流的關(guān)系、閉合電路歐姆定律以及電功率的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算就可得出正確的結(jié)論。舉一反三【變式】如圖所示的電路中,電源電動勢E=6V,內(nèi)電阻r = 0. 5,=1.5,2,可變電阻器R的最大阻值為2。那么在滑片P從R的最上端滑至最下端的過程中,求:(1)電路中通過的電流最大值和最小值分別是多少?(2)電源兩端的電壓最大值和最小值分別是多少?解析:由全電路歐姆定律,一般狀態(tài)下,通過的電流為電源兩端的
47、電壓U為式中為與R的并聯(lián)電阻:由題意知的取值范圍是:01所以(1)(2)。第二部分 電表的原理、改裝及應(yīng)用知識要點(diǎn)梳理知識點(diǎn)一電表的改裝知識梳理1電流表(表頭)小量程的電流表G是我們常說的“表頭”,電流表G的主要參數(shù)有三個:電流表G的電阻,通常叫做電流表的內(nèi)阻;指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時的電流,叫做電流表G的滿偏電流,也叫電流表G的量程;電流表G通過滿偏電流時加在它兩端的電壓叫做滿偏電壓,也叫電壓量程。由歐姆定律可知,電流表G的滿偏電流和滿偏電壓一般都比較小。2電壓表的改裝電流表G的電壓量程,當(dāng)改裝成量程為U的電壓表時,應(yīng)串聯(lián)一個電阻R,因?yàn)榇?lián)電阻有分壓作用,因此叫做分壓電阻,如圖所示。電壓擴(kuò)大量
48、程的倍數(shù)由串聯(lián)電路的特點(diǎn)得解得即電壓擴(kuò)大量程的倍數(shù)為n時,需要串聯(lián)的分壓電阻電壓表的總電阻。3電流表的改裝電流表G的量程為,當(dāng)改裝成量程為I的電流表時,應(yīng)并聯(lián)一個電阻R,因?yàn)椴⒙?lián)電阻R可以起到分流作用,因此叫做分流電阻,已知電流表G滿偏電流為,擴(kuò)大量程的電流表滿偏電流為I,如圖所示。擴(kuò)大量程的倍數(shù)由并聯(lián)電路的特點(diǎn)得所以即電流擴(kuò)大量程的倍數(shù)為n時,需并聯(lián)的分流電壓為電流表的總電阻。說明:加在電壓表兩端的電壓等于加在表頭兩端的電壓和加在分壓電阻兩端的電壓之和;通過電流表的電流和流過表頭G的電流不一樣。電壓表的量程是指通過表頭的電流達(dá)到時加在電壓表兩端的總電壓U;電流表的量程是指通過表頭的電流達(dá)到滿
49、偏時,通過表頭和分流電阻的電流之和。由串聯(lián)分壓原理可知:串聯(lián)的分壓電阻越大,電壓表的量程越大,由并聯(lián)分流原理可知,并聯(lián)的分流電阻越小,電流表的量程越大。實(shí)際的電壓表內(nèi)阻不是“”,電流表內(nèi)阻不是零,它們接入電路進(jìn)行測量時必對原來的電路有影響。這是今后我們要注意的,有時不考慮電表內(nèi)阻對電路的影響,這是為了研究的方便,認(rèn)為電壓表的內(nèi)阻是無限大,電流表的內(nèi)阻為零,這時它們叫做理想電表,是理想化模型。4電表的校對按如圖所示的電路對改裝成的電表進(jìn)行校對。校對時注意搞清楚改裝后電表刻度盤每一小格表示多大的數(shù)值。疑難導(dǎo)析1、理想電表和非理想電表(1)中學(xué)階段,大多數(shù)情況下,電壓表和電流表都可看作是理想的,即電
50、壓表內(nèi)阻為無窮大,電流表的內(nèi)阻為零。這種理想電表連入電路對整個電路是沒有影響的。但是在有些情況下,電表并不能看作是理想的(特別是一些實(shí)驗(yàn)測量問題),這時的電表既是一個測量的儀表,又是連接在電路中的一個電阻,就好像電流表變成了一個小電阻,只不過這個電阻能顯示出流過它的電流;電壓表變成了一個大的電阻,它同時可顯示出自己兩端的電壓。(2)非理想電表對電路的影響:當(dāng)電路中存在非理想電壓表時,起分流作用,故測量值比真實(shí)值偏??;當(dāng)電路中接入非理想電流表時,起分壓作用,故測量值偏小。2、電表的讀數(shù)方法在實(shí)驗(yàn)中,測量時要按照有效數(shù)字的規(guī)律來讀數(shù)。測量儀器的讀數(shù)規(guī)則為:測量誤差出現(xiàn)在哪一位,讀數(shù)就相應(yīng)讀到哪一位
51、,在中學(xué)階段一般可根據(jù)測量儀器的最小分度來確定讀數(shù)誤差出現(xiàn)的位置,對于常用的儀器可按下述方法讀數(shù)。(1)最小分度是“1”的儀器,測量誤差出現(xiàn)在下一位,下一位按十分之一估讀,如最小刻度是1 mm的刻度尺,測量誤差出現(xiàn)在毫米的十分位上,估讀到十分之幾毫米。(2)最小分度是“2”或“5”的儀器,測量誤差出現(xiàn)在同一位上,同一位分別按二分之一或五分之一估讀。如學(xué)生用的電流表0.6 A量程,最小分度為0. 02 A,誤差出現(xiàn)在安培的百分位,只讀到安培的百分位,估讀半小格,不足半小格的舍去,超過半小格的按半小格估讀,以安培為單位讀數(shù)時,百分位上的數(shù)字可能為0、1、2、9;學(xué)生用的電壓表15 V量程,最小分度為0.5 V,測量誤差出現(xiàn)在伏特的十分位上,只讀到伏特的十分位,估讀五分之幾小格,以電壓為單位讀數(shù)時,十分位上的數(shù)字可能為0、1、2、9。(3)對歐姆表的讀數(shù):待測電阻的阻值應(yīng)為表盤讀數(shù)乘上倍數(shù)。為減小讀數(shù)誤差,指針應(yīng)指表盤到的部分,否則需換擋,換擋后,需要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。知識點(diǎn)二電阻的測量伏安法知識梳理1原理部分電路歐姆定律。2兩種接法如圖甲所示,電流表接在電壓表兩接線柱外側(cè),通
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