人教版高中物理選修3-1知識點

1、物理選修3-1第一章 靜電場一、電荷、電荷守恒定律1、兩種電荷：“+”“-”用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電荷，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷。2、元電荷：所帶電荷的最小基元，一個元電荷的電量為16×1019C，是一個電子(或質(zhì)子)所帶的電量。說明：任何帶電體的帶電量皆為元電荷電量的整數(shù)倍。荷質(zhì)比(比荷)：電荷量q與質(zhì)量m之比，(q/m)叫電荷的比荷3、起電方式有三種 摩擦起電接觸起電 注意：電荷的變化是電子的轉(zhuǎn)移引起的；完全相同的帶電金屬球相接觸，同種電荷總電荷量平均分配，異種電荷先中和后再平分。感應(yīng)起電切割B，或磁通量發(fā)生變化。光電效應(yīng)在光的照射下使物體發(fā)射出電子4、電荷守恒定律： 電荷

2、既不能創(chuàng)造，也不能被消滅，它們只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，系統(tǒng)的電荷總數(shù)是不變的二、庫侖定律1 內(nèi)容：真空中兩個點電荷之間相互作用的電力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。方向由電性決定(同性相斥、異性相吸)2 公式： k90×109N·m2C2 極大值問題：在r和兩帶電體電量和一定的情況下，當Q1=Q2時，有F最大值。3適用條件：（1）真空中； （2）點電荷 點電荷是一個理想化的模型，在實際中，當帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計時，就可以把帶電體視為點電荷（這一點與萬有

3、引力很相似，但又有不同：對質(zhì)量均勻分布的球，無論兩球相距多近，r都等于球心距；而對帶電導體球，距離近了以后，電荷會重新分布，不能再用球心距代替r）。點電荷很相似于我們力學中的質(zhì)點注意：兩電荷之間的作用力是相互的，遵守牛頓第三定律使用庫侖定律計算時，電量用絕對值代入，作用力的方向根據(jù)“同性相排斥，異性相吸引”的規(guī)律定性判定。計算方法：帶正負計算，為正表示斥力；為負表示引力。 一般電荷用絕對值計算，方向由電性異、同判斷。三個自由點電荷平衡問題，靜電場的典型問題，它們均處于平衡狀態(tài)時的規(guī)律。 “三點共線，兩同夾異，兩大夾小” 中間電荷靠近另兩個中電量較小的。 中間點電荷的平衡求間距，兩邊之一平衡求中

4、間點電荷的電量，關(guān)系式為或 q1、q3固定時，q2的平衡位置具有唯一性，且與q2的電量多少，電性正負無關(guān)。三、電場：1、存在于帶電體周圍的傳遞電荷之間相互作用的特殊媒介物質(zhì)電荷間的作用總是通過電場進行的。 電場：只要電荷存在它周圍就存在電場，電場是客觀存在的，它具有力和能的特性。力(電場強度)；能(磁通量)若電荷不動周圍的是靜電場，若電荷運動周圍不單有電場而且產(chǎn)生磁場，2、電場的基本性質(zhì)-是對放入其中的電荷有力的作用。能使放入電場中的導體產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象3、電場可以由存在的電荷產(chǎn)生，也可以由變化的磁場產(chǎn)生。四、電場強度(E)描述電場力特性的物理量。（矢量）1定義：放入電場中某一點的電荷受到的電

5、場力F跟它的電量q的比值叫做該點的電場強度，表示該處電場的強弱 2求E的規(guī)律及方法(有如下5種)：E (定義 普遍適用)單位是：N/C或V/m； “描述自身的物理量”統(tǒng)統(tǒng)不能說××正此，××反比(下同) (導出式，真空中的點電荷，其中Q是產(chǎn)生該電場的電荷) (導出式，僅適用于勻強電場，其中d是沿電場線方向上的距離) 電場的矢量疊加：當存在幾個場源時，某處的合場強=各個場源單獨存在時在此處產(chǎn)生場強的矢量和 利用對稱性求解。3方向： 與該點正電荷受力方向相同，與負電荷的受力方向相反；電場線的切線方向是該點場強的方向；場強的方向與該處等勢面的方向垂直平行板電容

6、器邊緣除外。4在電場中某一點確定了，則該點場強的大小與方向就是一個定值，與放入的檢驗電荷無關(guān)，即使不放入檢驗電荷，該處的場強大小方向仍不變。檢驗電荷q充當“測量工具”的作用某點的E取決于電場本身,(即場源及這點的位置,)與q檢的正負,電何量q檢和受到的電場力F無關(guān).這一點很相似于重力場中的重力加速度,點定則重力加速度定.與放入該處物體的質(zhì)量無關(guān),即使不放入物體,該處的重力加速度仍為一個定值5、電場強度是矢量，電場強度的合成按照矢量的合成法則（平行四邊形法則和三角形法則）6、電場強度和電場力是兩個概念，電場強度的大小與方向跟放入的檢驗電荷無關(guān)，而電場力的大小與方向則跟放入的檢驗電荷有關(guān)，五、電場

7、線：定義：在電場中為了形象的描繪電場而人為想象出或假想的曲線描述E的強弱(疏密)和方向。電場線實際上并不存但E又是客觀存在的，電場線是人為引入的研究工具。電場線是人為引進的，實際上是不存在的；法拉第首先提出用電場線形象生動地描繪電場或磁場。 切線方向表示該點場強的方向，也是正電荷的受力方向 靜電場電場線有始有終：始于“+”，終止于“-”或無窮遠，從正電荷出發(fā)到負電荷終止，或從正電荷出發(fā) 到無窮遠處終止，或者從無窮遠處出發(fā)到負電荷終止 疏密表示該處電場的強弱，也表示該處場強的大小越密，則E越強 勻強電場的電場線平行且等間距直線表示(平行板電容器間的電場，邊緣除外) 沒有畫出電場線的地方不一定沒有

8、電場 沿著電場線方向，電勢越來越低但E不一定減??；沿E方向電勢降低最快的方向。 電場線等勢面電場線由高等勢面批向低等勢面. 靜電場的電場線不相交,不終斷,不成閉合曲線。但變化的電場的電場線是閉合的。 電場線不是電荷運動的軌跡也不能確定電荷的速度方向。除非三個條件同時滿足：電場線為直線，v0=0或v0方向與E方向平行。僅受電場力作用。熟記幾種典型電場的電場線特點：（重點）孤立點電荷周圍的電場；等量異種點電荷的電場(連線和中垂線上的電場特點)；等量同種點電荷的電場(連線和中垂線上的電場特點)；勻強電場；點電荷與帶電平板；具有某種對稱性的電場；均勻輻射狀的電場周期性變化的電場。勻強電場點電荷與帶電平

9、板+等量異種點電荷的電場等量同種點電荷的電場孤立點電荷周圍的電場 一、電勢差U （是指兩點間的）定義：電場中兩點間移動檢驗電荷q（從AB），電場力做的功WAB跟其電量q的比值叫做這兩點間的電勢差，UAB=WAB/q 是標量UAB的正負只表示兩點電勢誰高誰低。UAB為正表示A點的電勢高于B點的電勢。數(shù)值上=單位正電荷從AB過程中電場力所做的功。等于A、B的電勢之差,即UAB=AB在勻強電場中UAB= EdE (dE表示沿電場方向上的距離)意義：反映電場本身性質(zhì)，取決于電場兩點，與移動的電荷無關(guān)，與零電勢的選取無關(guān)，電勢差對應(yīng)靜電力做功， 電能其它形式的能。電動勢對應(yīng)非靜電力做功 電能其它形式的能

10、點評：電勢差很類似于重力場中的高度差物體從重力場中的一點移到另一點，重力做的功跟其重量的比值叫做這兩點的高度差hW/G二、電勢（是指某點的）描述電場能性質(zhì)的物理量。必須先選一個零勢點，（具有相對性）相對零勢點而言，常選無窮遠或大地作為零電勢。正點電荷產(chǎn)生的電場中各點的電勢為正，負點電荷產(chǎn)生的電場中各點的電勢為負。定義：某點相對零電勢的電勢差叫做該點的電勢，是標量在數(shù)值上=單位正電荷由該點移到零電勢點時電場力所做的功.特點： 標量：有正負，無方向，只表示相對零勢點比較的結(jié)果。 電場中某點的電勢由電場本身因素決定，與檢驗電荷無關(guān)。與零勢點的選取有關(guān)。 沿電場線方向電勢降低，逆。（但場強不一定減小）

11、。沿E方向電勢降得最快。 當存在幾個場源時，某處合電場的電勢等于各個場源在此處產(chǎn)生電勢代數(shù)和的疊加。電勢高低的判斷方法：1根據(jù)電場線的方向判斷；2電場力做功判斷；3電勢能變化判斷。點評：類似于重力場中的高度某點相對參考面的高度差為該點的高度注意：(1) 高度是相對的與參考面的選取有關(guān)，而高度差是絕對的與參考面的選取無關(guān)同樣電勢是相對的與 零電勢的選取有關(guān)，而電勢差是絕對的，與零電勢的選取無關(guān) (2) 一般選取無限遠處或大地的電勢為零當零電勢選定以后，電場中各點的電勢為定值 (3) 電場中A、B兩點的電勢差等于A、B的電勢之差,即UAB=AB,沿電場線方向電勢降低.三、電勢能EP1概念：由電荷及

12、電荷在電場中的相對位置決定的能量，叫電荷的電勢能。電勢能具有相對性，與零參考點的選取有關(guān)(通常選地面或遠為電勢能零點)特別指出：電勢能實際應(yīng)用不大，常實際應(yīng)用的是電勢能的變化。電荷在電場中某點的電勢能=把電荷從此點移到電勢能零處電場力所做的功。E=q A0四、電場力做功與電勢能1電勢能：電場中電荷具有的勢能稱為該電荷的電勢能電勢能是電荷與所在電所共有的。2電勢能的變化：電場力做正功電勢能減少；電場力做負功電勢能增加重力勢能變化：重力做正功重力勢能減少；重力做負功重力勢能增加3. 電場力做功：由電荷的正負和移動的方向去判斷(4種情況)功的正負電勢能的變化（重點和難點知識）正、負電荷沿電場方向和逆

13、電場方向的4種情況。（上課時一定要搞清楚的，否則對以后的學習帶來困難）電場力做功過程就是電勢能與其它形式能轉(zhuǎn)化的過程（電勢差），做功的數(shù)值就是能量轉(zhuǎn)化的多少。W=FSCOS(勻強電場) W=qEd (d為沿場強方向上的距離)W=qU= Ep，U為電勢差，q為電量 重力做功：WGh，h為高度差，G為重量 電場力做功跟路徑無關(guān)，是由初末位置的電勢差與電量決定重力做功跟路徑無關(guān)，是由初末位置的高度差與重量決定五、等勢面1電場中電勢相等的點所組成的面為等勢面2特點(1) 各點電勢相等，等勢面上任意兩點間的電勢差為零，在特勢面上移動電荷(不論方式如何,只要起終點在同一等勢面上)電場力不做功電場力做功為零

14、，路徑不一定沿等勢面運動，但起點、終點一定在同一等勢面上。(2) 畫法規(guī)定：相領(lǐng)等勢面間的電勢差相等等差等勢面的蔬密可表示電場的強弱(3) 處于靜電平衡狀態(tài)的導體：整個導體是一個等勢體，其表面為等勢面E內(nèi)=0，任兩點間UAB=0 越靠近導體表面等勢面越密，形狀越與導體形狀相似，等勢面越密電場強度越大，曲率半徑越小(越尖)的地方，等勢面(電場線)都越密,這就可解釋尖端放電現(xiàn)象，如避雷針。(4) 勻強電場，電勢差相等的等勢面間距離相等，點電荷形成的電場，電勢差相等的等勢面間距不相等，越向外距離越大(5) 等勢面上各點的電勢相等但電場強度不一定相等(6) 電場線等勢面，且由電勢高的面指向電勢低的面，

15、沒電場線方向電勢降低。(7) 兩個等勢面永不相交規(guī)律方法 1、一組概念的理解與應(yīng)用電勢、電勢能、電場強度都是用來描述電場性質(zhì)的物理，它們之間有十分密切的聯(lián)系，但也有很大區(qū)別，解題中一定注意區(qū)分，現(xiàn)列表進行比較（1）電勢與電勢能比較：電勢電勢能1反映電場能的性質(zhì)的物理量荷在電場中某點時所具有的電勢能2電場中某一點的電勢的大小，只跟電場本身有關(guān)，跟點電荷無關(guān)電勢能的大小是由點電荷q和該點電勢共同決定的3電勢差卻是指電場中兩點間的電勢之差，U=AB，取B=0時，A=U電勢能差是指點電荷在電場中兩點間的電勢能之差=AB=W，取B=0時，A=4電勢沿電場線逐漸降低，取定零電勢點后，某點的電勢高于零者，為

16、正值某點的電勢低于零者，為負值正點荷（十q）：電勢能的正負跟電勢的正負相同負電荷（一q）：電勢能的正負限電勢的正負相反5單位：伏特單位：焦耳6聯(lián)系：=q，w=qU（2）電場強度與電勢的對比電場強度E電勢1描述電場的力的性質(zhì)描述電場的能的性質(zhì)2電場中某點的場強等于放在該點的正點電荷所受的電場力F跟正點電荷電荷量q的比值·E=F/q，E在數(shù)值上等于單位正電荷所受的電場力電場中某點的電勢等于該點跟選定的標準位置（零電勢點）間的電勢差，=/q，在數(shù)值上等于單位正電荷所具有的電勢能3矢量標量4單位：N/C;V/mV（1V=1J/C）5聯(lián)系：在勻強電場中UAB=Ed (d為A、B間沿電場線方向的

17、距離） 電勢沿著電場強度的方向降落2、 公式E=U/d的理解與應(yīng)用(1)公式E=U/d反映了電場強度與電勢差之間的關(guān)系，由公式可知，電場強度的方向就是電勢降低最快的方向(2)公式E=U/d只適用于勻強電場，且d表示沿電場線方向兩點間的距離，或兩點所在等勢面的范離(3)對非勻強電場，此公式也可用來定性分析，但非勻強電場中，各相鄰等勢面的電勢差為一定值時，那么E越大處，d越小，即等勢面越密3、 電場力做功與能量的變化應(yīng)用 電場力做功，可與牛頓第二定律，功和能等相綜合，解題的思路和步驟與力學中的完全相同，但要注意電場力做功的特點與路徑無關(guān)一、電場中的導體1、靜電感應(yīng)：把金屬導體放在外電場E外中，由于

18、導體內(nèi)的自由電子受電場力作用定向移動，使得導體兩端出現(xiàn)等量的異種電荷，這種由于導體內(nèi)的自由電子在外電場作用下重新分布的現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)。（在靠近帶電體端感應(yīng)出異種電荷，在遠離帶電體端感應(yīng)出同種電荷）由帶電粒子在電場中受力去分析。靜電感應(yīng)可從兩個角度來理解：根據(jù)同種電荷相排斥，異種電荷相吸引來解釋；也可以從電勢的角度來解釋，導體中的電子總是沿電勢高的方向移動2靜電平衡狀態(tài)：發(fā)生靜電感應(yīng)后的導體，兩端面出現(xiàn)等量感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷產(chǎn)生一個附加電場E附，這個E附與原電場方向相反，當E附增到與原電場等大時，（即E附與E外），合場強為零，自由電子定向移動停止，這時的導體處于靜電平平衡狀態(tài)。注意：這沒有定向

19、移動而不是說導體內(nèi)部的電荷不動，內(nèi)部的電子仍在做無規(guī)則的運動。3處于靜電平衡狀態(tài)的導體的特點：（1）內(nèi)部場強處處為零，電場線在導體內(nèi)部中斷。導體內(nèi)部的電場強度是外加電場和感應(yīng)電荷產(chǎn)生電場這兩種電場疊加的結(jié)果表面任一點的場強方向跟該點表面垂直。（因為假若內(nèi)部場強不為零，則內(nèi)部電荷會做定向運動，那么就不是靜電平衡狀態(tài)了）（2）凈電荷分布在導體的外表面,內(nèi)部沒有凈電荷曲率半徑小的地方,面電荷密度大,電場強，這一原理的避雷針（因為凈電荷之間有斥力，所以彼此間距離盡量大，凈電荷都在導體表面）（3）是一個等勢體，表面是一個等勢面導體表面上任意兩點間電勢差為零。因為假若導體中某兩點電勢不相等，這兩點則有電勢

20、差，那么電荷就會定向運動）4靜電屏蔽 處于靜電平衡狀態(tài)的導體,內(nèi)部的場強處處為零,導體殼(或金屬網(wǎng)罩)能把外電場“遮住”，使導體內(nèi)部區(qū)域不受外部電場的影響,這種現(xiàn)象就是靜電屏蔽.二、電容、電容器、靜電的防止和應(yīng)用電容器：是一種電子元件，構(gòu)成：作用：容納電荷；電路中起到隔直通交（高頻）；充、放電的概念。電容： 容納電荷本領(lǐng)，是電容器的基本性質(zhì)，與是否帶電、帶電多少無關(guān)。1 定義：C=電容器所帶的電量跟它的兩極間的電勢差的比值叫做電容器的電容C=Q/U (比值定義)2 2說明： 電容器定了則電容是定值，跟電容器所帶電量及板間電勢差無關(guān) 單位：法庫/伏 法拉F，f pf 進制為106 電容器所帶電量

21、是指一板上的電量 平行板電容器C=為介電常數(shù)，常取1， S為板間正對面積，不可簡單的理解為板的面積，d為板間的距離 電容器被擊穿相當于短路，而燈泡壞了相當于斷路。 常用電容器： 可變電容、固定電容（紙介電容器與電解電容器） CQ/U 因為U1=Q1/CU2=Q2/C所以CQ/U 電容器兩極板接入電路中，它兩端的電壓等于這部分電路兩端電壓，當電容變化時，電壓不變；電容器充電后斷開電源，一般情況下電容變化，電容器所帶電量不變3、平行板電容器問題的分析(兩種情況分析)始終與電源相連U不變：當dCQ=CUE=U/d ； 僅變s時，E不變。K充電后斷電源q不變： 當dcu=q/cE=u/d=不變；僅變d

22、時,E不變；E決定于面電荷密度q/s，可以解釋尖端放電現(xiàn)象。一、帶電物體在電場中的運動帶電物體（一般要考慮重力）在電場中受到除電場力以外的重力、彈力、摩擦力，由牛頓第二定律來確定其運動狀態(tài)，所以這部分問題將涉及到力學中的動力學和運動學知識。二、帶電粒子在電場中的運動帶電微粒子在電場中的運動一般不考慮粒子的重力帶電粒子在電場中運動分兩種情況：第一種是帶電粒子垂直于電場方向進入電場，在沿電場力的方向上初速為零，作類似平拋運動第二種情況是帶電粒子沿電場線進入電場，作直線運動加速電場加速電壓為U，帶電粒子質(zhì)量為m，帶電量為q，假設(shè)從靜止開始加速，則根據(jù)動能定理， 所以離開電場時速度為在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)

23、運動（記住這些結(jié)論） 如圖所示，板長為L，板間距離為d，板間電壓為U，帶電粒子沿平行于帶電金屬板以初速度v0進入偏轉(zhuǎn)電場，飛出電場時速度的方向改變角。兩個分運動 (類平拋)：垂直電場方向：勻速運動，vxv0平行E方向：初速度為零,加速度為a的勻加速直線運動加速度： 再加磁場不偏轉(zhuǎn)時：水平：L1=vot1 在電場中運動的時間t1L/v0豎直： 飛出電場時豎直側(cè)移：v0、U偏來表示；U偏、U加來表示；U偏和B來表示 飛出偏轉(zhuǎn)電場豎直速度：Vy =at1=偏轉(zhuǎn)角的正切值tan=(為速度方向與水平方向夾角)不論帶電粒子的m、q如何，在同一電場中由靜止加速后，再進入同一偏轉(zhuǎn)電場，它們飛出時的側(cè)移和偏轉(zhuǎn)角

24、是相同的(即它們的運動軌跡相同) 所以兩粒子的偏轉(zhuǎn)角和側(cè)移都與m與q(比荷)無關(guān) 注意：這里的U加與U偏不可約去，因為這是偏轉(zhuǎn)電場的電壓與加速電場的電壓，二者不一定相等出場速度的反向延長線跟入射速度相交于O點，粒子好象從中心點射出一樣 (即)粒子在電場中運動，一般不計粒子的重力，個別情況下需要計重力，題目中會說時或者有明顯的暗示。若再進入無場區(qū)：做勻速直線運動。水平：L2=vot2 豎直：= (簡捷) 總豎直位移： 靜電場中的幾個重要結(jié)論： 勻強電場中，相互平行的兩線線段的端點的電勢差相等。任意一段線段中點的電勢等于兩端點電勢的平均值。 三個電荷平衡問題：（沒有其它力作用） 電性：兩相夾異；電

25、量：兩大夾小。 兩個電荷量之和這定值時，當且僅當它們的電荷量相等時，兩電荷間的庫侖力最大。 帶電粒子垂直進入勻強電場，它離開電場時，就好象從初速度方向位移的中點沿直線射出來的。 電容器上的電荷量變化，等于通過跟它串聯(lián)的電器的電荷量。第二章 恒定電流一、電流、電阻和電阻定律1電流：電荷的定向移動形成電流(1)形成電流的條件：內(nèi)因是有自由移動的電荷，外因是導體兩端有電勢差(2)電流強度：通過導體橫截面的電量Q與通過這些電量所用的時間t的比值。(定義)I=Q/t I=Q/t；假設(shè)導體單位體積內(nèi)有n個電子，電子定向移動的速率為v，假若導體單位長度有N個電子，則INesv 表示電流的強弱,是標量.但有方

26、向,規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向在外電路中正 負，內(nèi)電路中負 正 單位是：安、毫安、微安1A=103mA=106A 區(qū)分兩種速率：電流傳導速率（等于光速）和 電荷定向移動速率（機械運動速率）。I=(定義)= = ； I=nesv(微觀) ；2電阻、電阻定律 (1)電阻：加在導體兩端的電壓與通過導體的電流強度的比值。R=(定義)(比值定義)； U-I圖線的斜率，導體的電阻是由導體本身的性質(zhì)決定的,與U.I無關(guān).(2)電阻定律：溫度一定時導體的電阻R與它的長度L成正比,與它的橫截面積S成反比。R=(決定) (3)電阻率：電阻率是反映材料導電性能的物理量，由材料決定,但受

27、溫度的影響電阻率在數(shù)值上等于這種材料制成的長為1m,橫截面積為1m2的柱形導體的電阻.單位是:·m.有些材料隨t而(金屬)鉑用來做溫度計；有些材料隨t而(半導體)；有些材料幾乎不受溫度影響(康銅、錳銅)。3半導體與超導體 特性：光敏特性、熱敏特性和摻雜特性?？芍谱鞴饷綦娮韬蜔崦綦娮?。(1)半導體的導電特性介于導體與絕緣體之間,電阻率約為105·m 106·m(2)半導體的應(yīng)用: 熱敏電阻:能夠?qū)囟鹊淖兓D(zhuǎn)成電信號,測量這種電信號,就可以知道溫度的變化.光敏電阻:光敏電阻在需要對光照有靈敏反應(yīng)的自動控制設(shè)備中起到自動開關(guān)的作用.晶體二極管、晶體三極管、電容等電子元

28、件可連成集成電路.半導體可制成半導體激光器、半導體太陽能電池等.（3）超導體 超導現(xiàn)象：某些物質(zhì)在溫度降到絕對零度附近時,電阻率突然降到幾乎為零的現(xiàn)象.這種現(xiàn)象叫超導現(xiàn)象，處于這種狀態(tài)下的導體叫超導體。應(yīng)用:超導電磁鐵、超導電機等轉(zhuǎn)變溫度(TC):材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢顟B(tài)的溫度 我國1989年TC=130KIO U O IU1 2 1 2R1<R2 R1>R2二、部分電路歐姆定律 (1) 內(nèi)容：導體中的電流I跟導體兩端的電壓成正比，跟它的電阻R成反比。(2)公式：(3)適用范圍：適用于金屬導電體、電解液導體，不適用于空氣導體和某些半導體器件(4)圖象：導體的伏安特性曲線-導體中

29、的電流隨隨導體兩端電壓變化圖線，叫導體的伏安特性曲線。常畫成IU或UI圖象,對于線性元件伏安特性曲線是直線,對于非線性元件,伏安特性曲線是非線性的.注意：我們處理問題時，一般認為電阻為定值，不可由R=U/I認為電阻R隨電壓大而大，隨電流大而小I、U、R必須是對應(yīng)關(guān)系（對應(yīng)于同一段電路）即I是過電阻的電流，U是電阻兩端的電壓三、電功、電功率 1電功：電流做功的實質(zhì)：電場力移動電荷做功，(只有力才能做功)；電荷的電勢能其它形式的能。電流做功的過程是電能其它形式的能的過程. 單位：J；kwh電場力做的功Wqu=UIt= I2Rt=U2t/R(只適于純電阻電路)2電功率：電流做功的快慢，即電流通過一段

30、電路電能轉(zhuǎn)化成其它形式能對電流做功的總功率,P=UI；單位：w；3焦耳定律：電流通過一段只有電阻元件的電路時，在 t時間內(nèi)的熱量Q=I2Rt 純電阻電路中WUIt=U2t/R=I2Rt，P=UI=U2/R=I2R；非純電阻電路WUIt，P=UI4電功率與熱功率之間的關(guān)系純電阻電路中，電功率等于熱功率，非純電阻電路中，電功率只有一部分轉(zhuǎn)化成熱功率純電阻電路：電路中只有電阻元件，如電熨斗、電爐子等非純電阻電路：電機、電風扇、電解槽等，其特點是電能只有一部分轉(zhuǎn)化成內(nèi)能規(guī)律方法 (1)用電器正常工作的條件：用電器兩端的實際電壓等于其額定電壓.用電器中的實際電流等于其額定電流用電器的實際電功率等于其額定

31、功率由于以上三個條件中的任何一個得到滿足時，其余兩個條件必定滿足，因此它們是用電器正常工作的等效條件(2)用電器接入電路時：純電阻用電器接入電路中，若無特別說明，應(yīng)認為其電阻不變 用電器實際功率超過其額定功率時,認為它將被燒毀.一、串聯(lián)電路電路中各處電流相同I=I1=I2=I3=串聯(lián)電路兩端的電壓等于各電阻兩端電壓之和.U=U1+U2+U3串聯(lián)電路的總電阻等于各個導體的電阻之和，即R=R1R2Rn串聯(lián)電路中各個電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比(串聯(lián)電阻具有分壓作用制電壓表)，即串聯(lián)電路中各個電阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即注意:允許通過的最大電流=各串聯(lián)電阻額定電流的最上值；允許加的最大電壓=

32、允許通過的最大電流×R總電路的總功率=各電阻消耗的功率之和.二、并聯(lián)電路 并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相同U=U1=U2=U3 并聯(lián)電路總電路的電流等于各支路的電流之和I=I1I2I3= 并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各個導體的電阻的倒數(shù)之和。n個相同的電阻R并聯(lián)R總= ； 總電阻比任一支路電阻小兩個支路時R總= 特別注意：在并聯(lián)電路中 增加支路條數(shù)，總電阻變小三個支路時R總= 增加任一支路電阻，總電阻增大 并聯(lián)電路中通過各個電阻的電流跟它的阻值成反比(并聯(lián)電阻具有分流作用改裝電流表)，即I1R1I2R2=InRn= U支路電阻越小，通過的電流越大。 并聯(lián)電路中各個電阻消耗的功率跟它的阻值成

33、反比，即P1R1=P2R2=PnRn=U2注意:幾條支路并聯(lián)，允許加的最大電壓=和支路額定電壓的最小值； 總電路的總功率=各電阻消耗的功率之和一、電源1電源：是將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的裝置2電動勢：單位：V。非靜電力搬運電荷所做的功跟搬運電荷電量的比值，E=W/q。表示電源把其它形式的能電能本領(lǐng)的大小，等于電路中通過1 C電量時電源所提供的電能的數(shù)值在數(shù)值上= 電源沒有接入電路時兩極板間的電壓，內(nèi)外電路上電勢降落之和EU外U內(nèi)3電動勢是標量要注意電動勢不是電壓；電動勢與電勢差的區(qū)別(見表格)電動勢電勢差物理意義反映電源內(nèi)部非靜電力做功把其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的情況反映電路中電場力做功把電能

34、轉(zhuǎn)化為其它形式能的情況定義式E=W/qW為電源的非靜電力把正電荷從電源內(nèi)由負極移到正極所做的功U=W/qW為電場力把正電荷從電源外部由正極移到負極所做的功量度式E=IR+Ir=U外+U內(nèi)U=IR測量動用歐姆定律間接測量用伏特表測量決定因素與電源的性質(zhì)有關(guān)與電源、電路中的用電器有關(guān)特殊情況當電源斷開時路端電壓值=電源的電動勢二、閉合電路的歐姆定律 (對于給定電源：一般認為E，r不變，但電池用久后，E略變小，r明顯增大。)(1)內(nèi)、外電路 內(nèi)電路：電源兩極(不含兩極)以內(nèi)，如電池內(nèi)的溶液、發(fā)電機的線圈等內(nèi)電路的電阻叫做內(nèi)電阻r內(nèi)電路分得的電壓稱為內(nèi)電壓，外電路：電源兩極間包括用電器和導線等,外電路

35、的電阻叫做外電阻R,外電路分得的電壓稱為外電壓(在電閉合電路中兩源兩極的電壓是外電壓)(2) 閉合電路的歐姆定律 適用條件：純電阻電路內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，與內(nèi)、外電路的電阻之和成反比，即I=E/（R+r）研究閉合電路，主要物理量有E、r、R、I、U，前兩個是常量，后三個是變量。表達形式： 討論：1外電路斷開時(I=0),路端電壓等于電源的電動勢(即U=E);而這時用電壓表測量時,其讀數(shù)略小于電動勢(有微弱電流)2外電路短路時(R=0,U=0)電流最大為 (一般不允許這種情況,會把電源燒壞)(3)路端電壓跟負載的關(guān)系路端電壓：外電路的電勢降落，也就是外電路兩端的電壓 UEI

36、r, 路端電壓隨著電路中電流的增大而減??；路端電壓隨外電阻變化的情況：RIU，反之亦然。電源的外特性曲線路端電壓隨電流變化的圖象：(U一I關(guān)系圖線) 圖象的函數(shù)表達：UEIr當外電路斷路時 (即R,I0)，縱軸上的截距表示電源的電動勢(端)；當外電路短路時(R0,U0)，橫坐標的截距表示電源的短路電流I短=E/r；圖線的斜率的絕對值為電源的內(nèi)電阻某點縱坐標和橫坐標值的乘積為電源的輸出功率，在圖中的那塊矩形的“面積”表示電源的輸出功率，該直線上任意一點與原點連線的斜率表示該狀態(tài)時外電阻的大小；當E/2(即R=r)時，出最大。50注意：坐標原點是否都從零開始：若縱坐標上的取值不從零開始取，則該截距

37、不表示短路電流。(4).閉合電路的輸出功率電源的總功率：P總=IE=IU外十IU內(nèi)= IUI2r，(閉合電路中內(nèi)、外電路的電流相等，所以由外內(nèi))電源的輸出功率與電路中電流的關(guān)系:=×；當時，當時，表明有極值存大。 當時,電源的輸出功率最大，電源的輸出功率與外電路電阻的關(guān)系: (等效于如圖所示的電路) 當Rr時(I=E/2r), 電源有最大輸出功率： 結(jié)論：當外電路的電阻等于電源的內(nèi)阻時，電源的輸出功率最大。要使電路中某電阻R的功率最大；條件R=電路中其余部分的總電阻 例：電阻R的功率最大條件是：R= R0+r輸出功率隨外電阻變化的圖線(如圖所示)；由圖象可知，I.對應(yīng)于電源的非最大輸

38、出功率P可以有兩個不同的外電阻Rl和R2，不難證明II.當R<r時，若R增大，則P出增大； III.當R>r時，若R增大，則P出減小IV.在電源外特性曲線上某點縱坐標和橫坐標值的乘積為電源的輸出功率，在圖中的那塊矩形的面積表示電源的輸出功率，當時，最大。應(yīng)注意:對于內(nèi)外電路上的固定電阻，其消耗的功率僅取決于電路中的電流大小電源內(nèi)阻上的熱功率：內(nèi)內(nèi)I2。電源的供電效率 當電源的輸出功率達最大時，50。(5)電源的外特性曲線和導體的伏安特性曲線聯(lián)系：它們都是電壓和電流的關(guān)系圖線；區(qū)別：它們存在的前提不同，遵循的物理規(guī)律不同，反Uo IEU0 M（I0,U0）b aNI0 Im映的物理意

39、義不同；電源的外特性曲線：在電源的電動勢用內(nèi)阻一定的條件下，通過改變外電路的電阻使路端電壓隨電流變化的圖線，遵循閉合電路歐姆定律。UEIr，圖線與縱軸的截距表示電動勢，斜率的絕對值表示內(nèi)阻。導體的伏安特性曲線：在給定導體(電阻)的條件下，通過改變加在導體兩端的電壓而得到的電流隨電壓變化的圖線；遵循(部分電路)歐姆定律。；圖線斜率的倒數(shù)值表示導體的電阻。右圖中a為電源的U-I圖象；b為外電阻的U-I圖象；兩者的交點坐標表示該電阻接入電路時電路的總電流和路端電壓；該點和原點之間的矩形的面積表示輸出功率；a的斜率的絕對值表示內(nèi)阻大??； b的斜率的絕對值表示外電阻的大?。划攦蓚€斜率相等時（即內(nèi)、外電阻

40、相等時圖中矩形面積最大，即輸出功率最大（可以看出當時路端電壓是電動勢的一半，電流是最大電流的一半）。導體的伏安特性曲線-導體中的電流隨隨導體兩端電壓變化圖線，叫導體的伏安特性曲線。區(qū)分三種圖線： 電源的外特性曲線路端電壓隨電流變化的圖象：(U一I關(guān)系圖線)輸出功率隨外電阻變化的圖線規(guī)律方法 1、電路結(jié)構(gòu)分析 電路的基本結(jié)構(gòu)是串聯(lián)和并聯(lián)，分析混聯(lián)電路常用的方法是： 節(jié)點法：把電勢相等的點，看做同一點回路法：按電流的路徑找出幾條回路，再根據(jù)串聯(lián)關(guān)系畫出等效電路圖，從而明確其電路結(jié)構(gòu) 其普遍規(guī)律是：凡用導線直接連接的各點的電勢必相等（包括用不計電阻的電流表連接的點）。在外電路，沿著電流方向電勢降低。

41、凡接在同樣兩個等勢點上的電器為并聯(lián)關(guān)系。不加聲明的情況下，不考慮電表對電路的影響。2、電表的改裝: 微安表改裝成各種表，關(guān)健在于原理(1)靈敏電流表（也叫靈敏電流計）：符號為G，用來測量微弱電流，電壓的有無和方向其主要參數(shù)有三個：首先要知：微安表的內(nèi)阻Rg、滿偏電流Ig、滿偏電壓Ug。滿偏電流Ig即靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時的電流,也叫靈敏電流表的電流量程滿偏電壓Ug靈敏電流表通過滿偏電流時加在表兩端的電壓以上三個參數(shù)的關(guān)系Ug= Ig Rg其中Ig和Ug均很小，所以只能用來測量微弱的電流或電壓采用半偏法先測出表的內(nèi)阻；最后要對改裝表進行較對。(2) 半值分流法（也叫半偏法）測電流表的內(nèi)阻

42、，其原理是：當S1閉合、S2打開時：當S2再閉合時：,聯(lián)立以上兩式，消去E可得： 得： 可見：當R1>>R2時， 有：(3)電流表：符號A，用來測量電路中的電流，并聯(lián)電阻分流原理如圖所示為電流表的內(nèi)部電路圖，設(shè)電流表量程為I,擴大量程的倍數(shù)n=I/Ig，由并聯(lián)電路的特點得： (n為量程的擴大倍數(shù)) 內(nèi)阻,由這兩式子可知，電流表量程越大，Rg越小，其內(nèi)阻也越小.(4)電壓表：符號V，用來測量電路中兩點之間的電壓 串聯(lián)電阻分壓原理 如圖所示是電壓表內(nèi)部電路圖設(shè)電壓表的量程為U，擴大量程的倍數(shù)為n=U/Ug，由串聯(lián)電路的特點，得： (n為量程的擴大倍數(shù))電壓表內(nèi)阻,由這兩個式子可知，電壓

43、表量程越大，分壓電阻就越大，其內(nèi)阻也越大 (5)改為歐姆表的原理 兩表筆短接后,調(diào)節(jié)Ro使電表指針滿偏，得 IgE/(r+Rg+Ro)  接入被測電阻Rx后通過電表的電流為 IxE/(r+Rg+Ro+Rx)E/(R中+Rx) 由于Ix與Rx對應(yīng)，因此可指示被測電阻大小(6) 非理想電表對電路的影響不能忽略，解題時應(yīng)把它們看作是能顯示出本身電壓或電流的電阻器.電壓表表的內(nèi)阻越大，表的示數(shù)越接近于實際電壓值.電流表內(nèi)阻越小，表的示數(shù)越接近于真實值.規(guī)律方法 1、動態(tài)電路的分析與計算 電路動態(tài)變化分析(高考的熱點)各燈、表的變化情況 動態(tài)電路變化的分析是根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)電路的性質(zhì)，來

44、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量的變化情況，常見方法如下：(1)程序法: 基本思路是“部分整體部分” 部分電路歐姆定律各部分量的變化情況局部變化R總I總先討論電路中不變部分(如:r)最后討論變化部分局部變化再討論其它 (2)直觀法: 即直接應(yīng)用“部分電路中R、I、U的關(guān)系”中的兩個結(jié)論。任一個R增必引起通過該電阻的電流減小,其兩端電壓UR增加.( 局部電阻本身電流、電壓)任一個R增必引起與之并聯(lián)支路電流I并增加； 與之串聯(lián)支路電壓U串減?。ǚQ串反并同法）總結(jié)規(guī)律如下：總電路上R增大時總電流I減小，路端電壓U增大；變化電阻本身和總電路變化規(guī)律相同；和變化電阻有串聯(lián)關(guān)系(通過變

45、化電阻的電流也通過該電阻)的看電流(即總電流減小時，該電阻的電流、電壓都減小)；和變化電阻有并聯(lián)關(guān)系的(通過變化電阻的電流不通過該電阻)看電壓(即路端電壓增大時，該電阻的電流、電壓都增大)。(3)極限法： 即因變阻器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。(4)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。當R=r時，電源輸出功率最大為Pmax=E2/4r而效率只有50%，2、電路故障分析與黑盒子問題 閉合電路黑盒。其解答步驟是：將電勢差為零的兩接線柱短接，如果黑盒內(nèi)只有電阻，分析時，從阻值最小的兩點間開始。在電勢差最大的兩接線柱間畫電源根據(jù)

46、題給測試結(jié)果，分析計算各接線柱之間的電阻分配，并將電阻接在各接線柱之間。斷路點的判定：當由純電阻組成的串聯(lián)電路中僅有一處發(fā)生斷路故障時，用電壓表就可以方便地判定斷路點：凡兩端電壓為零的用電器或?qū)Ь€是無故障的；兩端電壓等于電源電壓的用電器或?qū)Ь€發(fā)生了斷路。3、電路中的能量關(guān)系的處理 要搞清以下概念：(1)電源的功率。電源消耗的功率、化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓β省⒄麄€電路消耗的功率都是指I或I2（R外r）(2)電源的輸出功率、外電路消耗的功率都是指：IU或I一 I2r或I2R外(3)電源內(nèi)阻消耗的功率：I2r(4)整個電路中 P電源 P外十P內(nèi)4、含電容器電路的分析與計算電容器是一個儲存電能的元件在直流

47、電路中，當電容器充放電時，電路里有充放電電流，一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當于一個阻值無限大（只考慮電容器是理想的不漏電的情況）的元件，在電容器處電路看作是斷路，簡化電路時可去掉它簡化后若要求電容器所帶電荷量時，可在相應(yīng)的位置補上分析和計算含有電容器的直流電路時，需注意以下幾點： (1)電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過所以在此支路中的電阻上無電壓降，因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓 (2)當電容器和用電器并聯(lián)后接入電路時，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)用電器兩端的電壓相等 (3)電路的電流、電壓變化時,將會引起電容器的充(放)電如果電容器兩端電壓升高,電容器將充電,

48、如果電壓降低，電容器將通過與它并聯(lián)的電路放電.電容器兩根引線上的電流方向總是相同的，所以要根據(jù)正極板電荷變化情況來判斷電流方向。如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量的差；如果變化前后極板帶電的電性改變，那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量之和。電學實驗專題（一）測電動勢和內(nèi)阻 (1)直接法：外電路斷開時，用電壓表測得的電壓U為電動勢E ;U=E(2)通用方法：AV法測要考慮表本身的電阻,有內(nèi)外接法；單一組數(shù)據(jù)計算，誤差較大應(yīng)該測出多組(u，I)值，最后算出平均值作圖法處理數(shù)據(jù)，(u，I)值列表，在u-I圖中描點，最后由u-I圖線求出較精確

49、的E和r。(3)特殊方法 （一）即計算法：畫出各種電路圖 (一個電流表和兩個定值電阻) (一個電流表及一個電壓表和一個滑動變阻器) (一個電壓表和兩個定值電阻) （二）測電源電動勢和內(nèi)阻r有甲、乙兩種接法，如圖甲法中：所測得和r都比真實值小，/r測=測/r真；乙法中：測=真，且r測= r+rA。（三）電源電動勢也可用兩阻值不同的電壓表A、B測定，單獨使用A表時，讀數(shù)是UA，單獨使用B表時，讀數(shù)是UB，用A、B兩表測量時，讀數(shù)是U，則=UAUB/（UAU）。電阻的測量 AV法測：要考慮表本身的電阻,有內(nèi)外接法；多組(u，I)值，列表由u-I圖線求。怎樣用作圖法處理數(shù)據(jù)歐姆表測：測量原理 兩表筆短

50、接后,調(diào)節(jié)Ro使電表指針滿偏，得 IgE/(r+Rg+Ro)  接入被測電阻Rx后通過電表的電流為 IxE/(r+Rg+Ro+Rx)E/(R中+Rx)  由于Ix與Rx對應(yīng)，因此可指示被測電阻大小使用方法:機械調(diào)零、選擇量程(大到小)、歐姆調(diào)零、測量讀數(shù)時注意擋位(即倍率)、撥off擋。注意:測量電阻時，要與原電路斷開,選擇量程使指針在中央附近,每次換擋要重新短接歐姆調(diào)零。電橋法測：半偏法測表電阻： 斷s2,調(diào)R1使表滿偏; 閉s2,調(diào)R2使表半偏.則R表=R2；GR2S2R1S1R1SVR2電學實驗專題（二）-電路的測量電路設(shè)計的基本原則是：安全性好，誤差小，儀器少，耗電

51、少，操作方便實驗電路-可分為兩部分：測量電路和供電電路一、測量電路兩種方法(內(nèi)、外接法) 記憶決調(diào) “內(nèi)”字里面有一個“大”字類型電路圖R測與R真比較條件計算比較:知RvRA及Rx大致值時內(nèi)AVR大R測=RX+RA > RX適于測大電阻Rx >外AVRx小R測=<Rx適于測小電阻RX <測量電路( 內(nèi)、外接法 ) 有三種方法直接比較法：Rx與 Rv、RA粗略比較：當Rx >>RA時用內(nèi)接法，當Rx<<Rv時用外接法 臨界值計算法(計算比較法)： Rx 與(為臨界值)比較： 當時內(nèi)、外接法均可當,(即Rx為大電阻) 時用內(nèi)接法；當時，用電流表內(nèi)接法

52、當(即Rx為小電阻) 時用外接法；當時，用電流表外接法；測試判斷法(實驗判斷法)：當Rx，RA，Rv大約值都不清楚時用此法“誰變化大，電阻就與誰近”如圖所示，將單刀雙擲開關(guān)S分別接觸a點和b點，與a接時(I1；u1) ；與b接時(I2；u2)若I有較大變化（即）說明v有較大電流通過(分流影響較大)，采用內(nèi)接法若u有較大變化（即）說明A有較強的分壓作用(分壓影響較大)，采用外接法說明：在測定金屬電阻率電路中，由于電阻絲電阻較小，所以實驗室采用電流表外接法；在測電池的電動勢和內(nèi)電阻，通常只采用電流表內(nèi)接法(對R來說)二、供電電路( 限流式、調(diào)壓式 ) 電路由測量電路和供電電路兩部分組成,其組合以減小誤差,調(diào)整處理數(shù)據(jù)兩方便電路圖電壓變化范圍電流變化范圍優(yōu)勢選擇方法限流E電路簡單附加功耗小Rx比較小、R滑 比較大，R滑全>n倍的Rx通電前調(diào)到最大調(diào)壓0E0電壓變化范圍大要求電壓連續(xù)可調(diào)并從0開始變化Rx比較大、R滑 比較小R滑全>Rx/2通電前調(diào)到最小以“供電電路”來控制“測量電路”：采用“以小控大、以大控小”的原則R滑唯一：比較R滑與Rx 控制電路 Rx<R滑<10 Rx 限流方式分壓接法R滑Rx兩種均可，從節(jié)能角度選限流R滑不唯一：實難要求確定控制電路R滑實驗要求：負載兩端電壓變化范圍大。負載兩