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1、.第一章靜電場(chǎng)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(fù)電荷,用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電2 、元電荷:所帶電荷的最小基元,一個(gè)元電荷的電量為1916× 10 C,是一個(gè)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:電荷既不能創(chuàng)造,也不能被消滅,它們只能
2、從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或者從物體的一部部分,系統(tǒng)的電荷總數(shù)是不變的二、庫(kù)侖定律1 內(nèi)容:真空中兩個(gè)點(diǎn)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Q 1Q 29222公式:Fk2k 90×10N· m Cr極大值問題:在r 和兩帶電體電量和一定的情況下,當(dāng)Q1 =Q2 時(shí),有F 最大值3適用條件: ( 1 )真空中;(2 )點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷是一個(gè)理想化的模型,在實(shí)際中,當(dāng)帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響可以忽略以把帶電體視為點(diǎn)電荷 (這一點(diǎn)與萬(wàn)有引力很相似,但又有不同:對(duì)質(zhì)量均勻分布
3、的球近, r 都等于球心距;而對(duì)帶電導(dǎo)體球,距離近了以后,電荷會(huì)重新分布,不能再用球心距代很相似于我們力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)注意:兩電荷之間的作用力是相互的,遵守牛頓第三定律.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(chǎng)電場(chǎng):只要電荷存在它周圍就存在電場(chǎng),電場(chǎng)是客觀存在的,它具有力和能的特性。力通量)若電荷不動(dòng)周圍的是靜電場(chǎng),若電荷運(yùn)動(dòng)周圍不單有電場(chǎng)而且產(chǎn)生磁場(chǎng),2 、電場(chǎng)的基本性質(zhì)-是對(duì)放入其中的電荷有力的作用。能使放入電場(chǎng)中的導(dǎo)3 、電場(chǎng)可以由存在的電荷產(chǎn)生,也可以由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生。四、電場(chǎng)強(qiáng)度(E) 描述電場(chǎng)力特性的物理量。(矢量)1 定義:放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的
4、電荷受到的電場(chǎng)力F 跟它的電量q 的比值叫做場(chǎng)的強(qiáng)弱2 求E 的規(guī)律及方法(有如下5 種 ):F E(定義普遍適用) 單位是:N/C 或 V/m ;“描述自身的物理量q同 )Q Ek 2( 導(dǎo)出式,真空中的點(diǎn)電荷,其中Q 是產(chǎn)生該電場(chǎng)的電荷)r EU導(dǎo)出式,僅適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),其中d 是沿電場(chǎng)線方向上的距離(d電場(chǎng)的矢量疊加:當(dāng)存在幾個(gè)場(chǎng)源時(shí),某處的合場(chǎng)強(qiáng)=各個(gè)場(chǎng)源單獨(dú)存在時(shí)利用對(duì)稱性求解。3 方向:與該點(diǎn)正電荷受力方向相同,與負(fù)電荷的受力方向相反;電場(chǎng)線的切線方向是該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向;場(chǎng)強(qiáng)的方向與該處等勢(shì)面的方向垂直平行板電容器邊緣除外。4 在電場(chǎng)中某一點(diǎn)確定了,則該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小與方向就是一個(gè)定值
5、,與放入的檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)檢驗(yàn)電荷,該處的場(chǎng)強(qiáng)大小方向仍不變。檢驗(yàn)電荷“”q 充當(dāng) 測(cè)量工具的作用某點(diǎn)的 E 取決于電場(chǎng)本身,( 即場(chǎng)源及這點(diǎn)的位置,) 與 q 檢 的正負(fù), 電何量 q這一點(diǎn)很相似于重力場(chǎng)中的重力加速度, 點(diǎn)定則重力加速度定. 與放入該處物體 , 該處的重力加速度仍為一個(gè)定值.沒有畫出電場(chǎng)線的地方不一定沒有電場(chǎng)沿著電場(chǎng)線方向,電勢(shì)越來(lái)越低但E 不一定減??;沿E 方向電勢(shì)降低最快電場(chǎng)線等勢(shì)面電場(chǎng)線由高等勢(shì)面批向低等勢(shì)面.靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線不相交, 不終斷 , 不成閉合曲線。但變化的電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的。電場(chǎng)線不是電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡也不能確定電荷的速度方向。除非三個(gè)條件同時(shí)滿足:電場(chǎng)線為直線
6、,v 0=0 或 v 0 方向與E 方向平行熟記幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線特點(diǎn):(重點(diǎn))孤立點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng);等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)( 連線和中垂線上的電場(chǎng)特點(diǎn)場(chǎng) ( 連線和中垂線上的電場(chǎng)特點(diǎn) ) ;勻強(qiáng)電場(chǎng);點(diǎn)電荷與帶電平板;具有某種對(duì)稱射狀的電場(chǎng)周期性變化的電場(chǎng)。勻孤立點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)一、電勢(shì)差U (是指兩點(diǎn)間的)定義: 電場(chǎng)中兩點(diǎn)間移動(dòng)檢驗(yàn)電荷q(從 A B),電場(chǎng)力做的功W 跟其電量AB差 , U =W /q是標(biāo)量 U 的正負(fù)只表示兩點(diǎn)電勢(shì)誰(shuí)高誰(shuí)低。U 為正ABABABAB勢(shì)。數(shù)值上 =單位正電荷從A B 過程中電場(chǎng)力所做的功。等于 A、 B 的電勢(shì)之差
7、, 即 U = ABAB在勻強(qiáng)電場(chǎng)中UAB= Ed E (d E 表示沿電場(chǎng)方向上的距離)意義:反映電場(chǎng)本身性質(zhì),取決于電場(chǎng)兩點(diǎn),與移動(dòng)的電荷無(wú)關(guān),與零電勢(shì)的選取無(wú)關(guān),電勢(shì)差 對(duì)應(yīng)靜電力做功,電能其它形式的能。電動(dòng)勢(shì) 對(duì)應(yīng)非靜電力做功電能其它形式的能.電勢(shì)高低的判斷方法:1 根據(jù)電場(chǎng)線的方向判斷;2 電場(chǎng)力做功判斷;3點(diǎn)評(píng):類似于重力場(chǎng)中的高度某點(diǎn)相對(duì)參考面的高度差為該點(diǎn)的高度注意: (1)高度是相對(duì)的與參考面的選取有關(guān),而高度差是絕對(duì)的與參考面的選的與零電勢(shì)的選取有關(guān),而電勢(shì)差是絕對(duì)的,與零電勢(shì)的選取無(wú)關(guān)(2)一般選取無(wú)限遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零當(dāng)零電勢(shì)選定以后,電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)(3)電場(chǎng)中 A
8、、 B 兩點(diǎn)的電勢(shì)差等于A、 B 的電勢(shì)之差, 即 U = ,ABAB三、電勢(shì)能EP1 概念:由電荷及電荷在電場(chǎng)中的相對(duì)位置決定的能量,叫電荷的電勢(shì)能。電勢(shì)能具有相對(duì)性,與零參考點(diǎn)的選取有關(guān)( 通常選地面或遠(yuǎn)為電勢(shì)特別指出:電勢(shì)能實(shí)際應(yīng)用不大,常實(shí)際應(yīng)用的是電勢(shì)能的變化。電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能=把電荷從此點(diǎn)移到電勢(shì)能零處電場(chǎng)力所做的功四、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能1 電勢(shì)能:電場(chǎng)中電荷具有的勢(shì)能稱為該電荷的電勢(shì)能電勢(shì)能是電荷與所在電所共有的。2 電勢(shì)能的變化:電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減少;電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增加重力勢(shì)能變化:重力做正功重力勢(shì)能減少;重力做負(fù)功重力勢(shì)能增加3.電場(chǎng)力做功:由電荷的正負(fù)和移動(dòng)的
9、方向去判斷(4種情況)功的正負(fù)知識(shí))正、負(fù)電荷沿電場(chǎng)方向和逆電場(chǎng)方向的4種情況。(上課時(shí)一定要搞清來(lái)困難)電場(chǎng)力做功過程就是電勢(shì)能與其它形式能轉(zhuǎn)化的過程(電勢(shì)差),做功的W=FSCOS( 勻強(qiáng)電場(chǎng))W=qEd (d為沿場(chǎng)強(qiáng)方向上的距離)W=qU= Ep, U 為電勢(shì)差,q 為電量重力做功:W Gh, h 為高度差,G為重量電場(chǎng)力做功跟路徑無(wú)關(guān),是由初末位置的電勢(shì)差與電量決定重力做功跟路徑無(wú)關(guān),是由初末位置的高度差與重量決定五、等勢(shì)面.(6) 電場(chǎng)線等勢(shì)面,且由電勢(shì)高的面指向電勢(shì)低的面,沒電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低。(7) 兩個(gè)等勢(shì)面永不相交規(guī)律方法1 、一組概念的理解與應(yīng)用電勢(shì)、電勢(shì)能、電場(chǎng)強(qiáng)度都是用
10、來(lái)描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理,它們之間有十分密切解題中一定注意區(qū)分,現(xiàn)列表進(jìn)行比較( 1)電勢(shì)與電勢(shì)能比較:電勢(shì) 電勢(shì)能1反映電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)時(shí)所具有2電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì) 的大小,只跟電場(chǎng)本身電勢(shì)能的大小是由點(diǎn)電荷有關(guān),跟點(diǎn)電荷無(wú)關(guān)定的3電勢(shì)差卻是指電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)之差,U= 電勢(shì)能差 是指點(diǎn) A B,取 B=0 時(shí), A=U能之差 = A 4電勢(shì)沿電場(chǎng)線逐漸降低,取定零電勢(shì)點(diǎn)后,某正點(diǎn)荷(十q):電勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)高于零者,為正值某點(diǎn)的電勢(shì)低于負(fù)電荷(一q):電勢(shì)零者,為負(fù)值5單位:伏特單位:焦耳6聯(lián)系: =q , w= =qU( 2)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的對(duì)比電場(chǎng)強(qiáng)度E電勢(shì) 1描述電場(chǎng)的力
11、的性質(zhì)描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)2電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于放在該點(diǎn)的正點(diǎn)電荷所電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)等于該.(3) 對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng),此公式也可用來(lái)定性分析,但非勻強(qiáng)電場(chǎng)中,各相鄰等勢(shì)面的電勢(shì)差為一越大處, d 越小,即等勢(shì)面越密3 、 電場(chǎng)力做功與能量的變化應(yīng)用電場(chǎng)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(xué)中的完全相同,力做功的特點(diǎn)與路徑無(wú)關(guān)一、電場(chǎng)中的導(dǎo)體1 、靜電感應(yīng):把金屬導(dǎo)體放在外電場(chǎng)E 外 中,由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場(chǎng)力作用定出現(xiàn)等量的異種電荷,這種由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在外電場(chǎng)作用下重新分布的現(xiàn)象叫做靜電感帶電體端感應(yīng)出異種電荷,在遠(yuǎn)離帶電體端感應(yīng)出同種電荷)由帶電粒子在電靜電感
12、應(yīng)可從兩個(gè)角度來(lái)理解:根據(jù)同種電荷相排斥,異種電荷相吸引來(lái)解釋;也可以從電勢(shì)的角度來(lái)解釋,導(dǎo)體中的電子總是沿電勢(shì)高的方向移動(dòng)2 靜電平衡狀態(tài):發(fā)生靜電感應(yīng)后的導(dǎo)體,兩端面出現(xiàn)等量感應(yīng)電荷,感應(yīng)電荷產(chǎn)生一個(gè)附加電場(chǎng)方向相反,當(dāng) E 附增到與原電場(chǎng)等大時(shí), (即 E 附與 E 外 ),合場(chǎng)強(qiáng)為零,自由導(dǎo)體處于靜電平平衡狀態(tài)。注意:這沒有定向移動(dòng)而不是說導(dǎo)體內(nèi)部的電荷不動(dòng),內(nèi)部的電子仍在做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。3 處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn):( 1)內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零,電場(chǎng)線在導(dǎo)體內(nèi)部中斷。導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度是外加電場(chǎng)和感應(yīng)電兩種電場(chǎng)疊加的結(jié)果表面任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向跟該點(diǎn)表面垂直。 (因?yàn)榧偃魞?nèi)部做定向運(yùn)動(dòng),
13、那么就不是靜電平衡狀態(tài)了)( 2)凈電荷分布在導(dǎo)體的外表面, 內(nèi)部沒有凈電荷曲率半徑小的地方, 面電避雷針(因?yàn)閮綦姾芍g有斥力,所以彼此間距離盡量大,凈電荷都在導(dǎo)體表面)( 3)是一個(gè)等勢(shì)體,表面是一個(gè)等勢(shì)面導(dǎo)體表面上任意兩點(diǎn)間電勢(shì)差為零。因?yàn)榧偃魧?dǎo)體不相等,這兩點(diǎn)則有電勢(shì)差,那么電荷就會(huì)定向運(yùn)動(dòng))4 靜電屏蔽處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體, 內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零, 導(dǎo)體殼(或金屬網(wǎng)罩)能把外不受外部電場(chǎng)的影響, 這種現(xiàn)象就是靜電屏蔽.常用電容器:可變電容、固定電容(紙介電容器與電解電容器) C Q/U因?yàn)閁1=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
14、電壓,電后斷開電源,一般情況下電容變化,電容器所帶電量不變當(dāng)電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(dāng)dCQ=CUE=U/d ;僅變s 時(shí),充電后斷電源q 不變:當(dāng)dc u=q/c E=u/d=僅變d 時(shí) ,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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電物體(一般要考慮重力)在電場(chǎng)中受到除電場(chǎng)力以外的重力、彈力、摩擦力,由牛頓定其運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以這部分問題將涉及到力學(xué)中的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)。二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電微粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一般不考慮粒子的重力帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)分兩種情況:第一種是帶電粒子垂直于電場(chǎng)方向
15、進(jìn)入電場(chǎng),在沿電場(chǎng)力的方向上初速為零,作類似平拋第二種情況是帶電粒子沿電場(chǎng)線進(jìn)入電場(chǎng),作直線運(yùn)動(dòng)加速電場(chǎng)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12Wqu 加qEdmv 0 , 所以離開電場(chǎng)時(shí)速度為v02在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(記住這些結(jié)論)如圖所示, 板長(zhǎng)為 L,板間距離為 d,板間電壓為飛出電場(chǎng)時(shí)速度的方向改變角 。U,帶電粒子沿平行于帶電金屬板以兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)(類平拋):垂直電場(chǎng)方向:勻速運(yùn)動(dòng),v xv0 平行E 方向:初.偏轉(zhuǎn)角的正切值tan = VqU 偏 L 1U偏L12atqL 1 dB ( 為速度方向V 0V 0md v022dU 加mU 偏不論帶電粒子
16、的 m、 q 如何,在同一電場(chǎng)中由靜止加速后,再進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),它轉(zhuǎn)角是相同的( 即它們的運(yùn)動(dòng)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 )注意:這里的U 加 與 U 偏 不可約去,因?yàn)檫@是偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓與加速電場(chǎng)的電壓,二出場(chǎng)速度的反向延長(zhǎng)線跟入射速度相交于O點(diǎn),粒子好象從中心點(diǎn)射出一樣粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),一般不計(jì)粒子的重力,個(gè)別情況下需要計(jì)重力,題目中會(huì)說時(shí)或者有明若再進(jìn)入無(wú)場(chǎng)區(qū):做勻速直線運(yùn)動(dòng)。水平: L2=v ot 2 豎直: y2v y t 2at 1 t 2= L 2 tan(簡(jiǎn)捷) y 2qU 偏 L 1 L 22dmv 0總豎直位移:yy1 y2L 1qU 偏 L
17、 1L 1U偏L1L 1(L 2 )2(L 2 )(L2dmv022 dU 加2靜電場(chǎng)中的幾個(gè)重要結(jié)論:勻強(qiáng)電場(chǎng)中,相互平行的兩線線段的端點(diǎn)的電勢(shì)差相等。任意一段線段中點(diǎn)的電勢(shì)等于兩均值。三個(gè)電荷平衡問題:(沒有其它力作用)電性:兩相夾異;電量:兩大夾小。兩個(gè)電荷量之和這定值時(shí),當(dāng)且僅當(dāng)它們的電荷量相等時(shí),兩電荷間的庫(kù)侖力最大。帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng),它離開電場(chǎng)時(shí),就好象從初速度方向位移的中點(diǎn)沿直線射出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) 電阻:加在導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度的比值。R= u(定義)(I導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體
18、本身的性質(zhì)決定的, 與U.I無(wú)關(guān).(2) 電阻定律:溫度一定時(shí)導(dǎo)體的電阻R 與它的長(zhǎng)度 L 成正比 , 與它的橫截面積(3) 電阻率:電阻率 是反映材料導(dǎo)電性能的物理量,由材料決定, 但受溫度1m, 橫截面積為2電阻率在數(shù)值上等于這種材料制成的長(zhǎng)為1m 的柱形導(dǎo)體單位是 : · m. 有些材料 隨 t 而 ( 金屬 ) 鉑用來(lái)做溫度計(jì);有些材料 幾乎不受溫度影響( 康銅、錳銅 ) 。3 半導(dǎo)體與超導(dǎo)體特性:光敏特性、熱敏特性和摻雜特性。可制作光敏電阻和熱敏電阻。(1), 電阻率約為 5半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性介于導(dǎo)體與絕緣體之間10 · m 10(2)半導(dǎo)體的應(yīng)用 : 熱敏電阻:
19、能夠?qū)囟鹊淖兓D(zhuǎn)成電信號(hào), 測(cè)量這種電信光敏電阻: 光敏電阻在需要對(duì)光照有靈敏反應(yīng)的自動(dòng)控制設(shè)備中用 .晶體二極管、晶體三極管、電容等電子元件可連成集成電路半導(dǎo)體可制成半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池等.( 3)超導(dǎo)體超導(dǎo)現(xiàn)象:某些物質(zhì)在溫度降到絕對(duì)零度附近時(shí), 電阻率突然降叫超導(dǎo)現(xiàn)象,處于這種狀態(tài)下的導(dǎo)體叫超導(dǎo)體。應(yīng)用: 超導(dǎo)電磁鐵、超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度 (T C): 材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度我國(guó)1989 年二、部分電路歐姆定律(1)內(nèi)容: 導(dǎo)體中的電流I 跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟它的電阻R 成反比。(2)U公式: IR(3) 適用范圍:適用于金屬導(dǎo)電體、電解液導(dǎo)體,不適用于空氣導(dǎo)體和某
20、些半導(dǎo)體器件(4) 圖象:導(dǎo)體的伏安特性曲線-導(dǎo)體中的電流隨隨導(dǎo)體兩端電壓變化圖線,叫IUUI,.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(jī)、電風(fēng)扇、電解槽等,其特點(diǎn)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(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等于其額定功率由于以上三個(gè)條件中的任何一個(gè)得到滿足時(shí),其余兩個(gè)條件必定滿足,因此正常工作的等效條件(2) 用電器接入電路時(shí):純電阻用電器接入電路中,若無(wú)特別說明,應(yīng)認(rèn)為其電阻不變用電器實(shí)際功率超過
21、其額定功率時(shí), 認(rèn)為它將被燒毀.一、串聯(lián)電路電路中各處電流相同I=I1=I 2=I 3=串聯(lián)電路兩端的電壓等于各電阻兩端電壓之和.U=U 1+U2 +U3串聯(lián)電路的總電阻等于各個(gè)導(dǎo)體的電阻之和,即R=RR R12n串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比( 串聯(lián)電阻具有分壓U 1U 2U nRRIR12nP1P2Pn串聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的功率跟它的阻值成正比,即R2IR1Rn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1 =U2=U3U=U并聯(lián)電路總電路的電流等于各支路的電流之和I=
22、I 1I2I3=并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)之和。111.1 電源:是將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的裝置2 電動(dòng)勢(shì):?jiǎn)挝唬?V。非靜電力搬運(yùn)電荷所做的功跟搬運(yùn)電荷表示電源把其它形式的能供的電能的數(shù)值電能本領(lǐng)的大小,等于電路在數(shù)值上= 電源沒有接入電路時(shí)兩極板間的電壓,內(nèi)外電路上電勢(shì)降落之和E U外 U內(nèi)3 電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量要注意電動(dòng)勢(shì)不是電壓;電動(dòng)勢(shì)與電勢(shì)差的區(qū)別( 見表格 )電動(dòng)勢(shì)電勢(shì)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其它形式能的定義E=W/qU=W/q式W為電源的非靜電力把正電荷從電源內(nèi)由負(fù)W 為電場(chǎng)極移到正極所做的功移到負(fù)極所做量度式E=I
23、R+Ir=U外 +U 內(nèi)U=IR測(cè)量動(dòng)用歐姆定律間接測(cè)量用伏特表決定因素與電源的性質(zhì)有關(guān)與電源、特殊情況當(dāng)電源斷開時(shí)路端電壓值=電源的電動(dòng)勢(shì)二、閉合電路的歐姆定律r 明顯增大。)(對(duì)于給定電源:一般認(rèn)為E,r不變, 但電池用久后,(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(jī)的線圈等內(nèi)電路的叫做內(nèi)電阻 r 內(nèi)電路分得的電壓稱為內(nèi)電壓,.(3) 路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系路端電壓:外電路的電勢(shì)降落,也就是外電路兩端的電壓U E Ir,路端電壓隨著電路中電流的增大而減小;路端電壓隨外電阻變化的情況:R I U,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
24、一 I 關(guān)系圖線圖象的函數(shù)表達(dá):U E Ir當(dāng)外電路斷路時(shí)( 即 R ,I 0) ,縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)( 端);當(dāng)外電路短路時(shí)(R 0,U 0) ,橫坐標(biāo)的截距表示電源的短路電流I 短 =E圖線的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)電阻某點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)值的乘積為電源的輸出功率,在圖中的那塊矩形的“面積”表示電源該直線上任意一點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示該狀態(tài)時(shí)外電阻的大小;當(dāng) 50 注意:坐標(biāo)原點(diǎn)是否都從零開始:若縱坐標(biāo)上的取值不從零開始取,則該截距不表示短路(4).閉合電路的輸出功率電源的總功率:P 總 =IE=IU外十2r , ( 閉合電路中內(nèi)、外電路的電流IU 內(nèi)=IUI內(nèi) )電源的輸出功率與電
25、路中電流的關(guān)系: =×; 當(dāng)時(shí),當(dāng)EEE2E 22PIE2222EEI rr ( II)r I2I() r ( I)4rr2r2r4r2r2當(dāng)IEPmE2r 時(shí) , 電源的輸出功率最大,4r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)P出P總22E2E 2 REP內(nèi)IEI rIUIR() R( R r ) 24 RrR rRrR當(dāng) R r 時(shí) (I=E/2r),E2電源有最大輸出功率:Pmax224 r.電源的供電效率P出IUU2RR當(dāng)電源的輸出功率達(dá)最大時(shí),IP總IEE2r )RrI (R(5) 電源的外特性曲線和導(dǎo)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
26、;區(qū)別:它們存在的前提不同,遵循的物理規(guī)律不同,反映的物理意義不同;電源的外特性曲線:在電源的電動(dòng)勢(shì)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線,遵循閉合電路歐姆定律。U E Ir ,圖線與縱軸的截距表示電動(dòng)勢(shì),斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻。導(dǎo)體的伏安特性曲線:在給定導(dǎo)體 ( 電阻 ) 的條件下, 通過改變加在導(dǎo)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。U;R圖線斜率的倒數(shù)值表示導(dǎo)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(diǎn)坐標(biāo)表示該電流和路端電壓;該點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形的面積表示輸出功率;a 的斜率的絕的絕對(duì)值表示外電阻的大小;
27、當(dāng)兩個(gè)斜率相等時(shí)(即內(nèi)、外電阻相等時(shí)圖中矩形面積最大,即(可以看出當(dāng)時(shí)路端電壓是電動(dòng)勢(shì)的一半,電流是最大電流的一半)。導(dǎo)體的伏安特性曲線-導(dǎo)體中的電流隨隨導(dǎo)體兩端電壓變化曲線。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:.以上三個(gè)參數(shù)的關(guān)系Ug = I g R g其中I g 和 Ug 均很小,所以只能用來(lái)測(cè)量微弱的電采用半偏法先測(cè)出表的內(nèi)阻;最后要對(duì)改裝表進(jìn)行較對(duì)。(2) 半值分流法(也叫半偏法)測(cè)電流表的內(nèi)阻,其原理是:當(dāng) S1閉合、 S2 打開時(shí): I g ( rgR1
28、 )E當(dāng) S2 再閉合時(shí): U GUR2 E,1I gr g(1I gI g r g)R1E222R2聯(lián)立以上兩式,消去E 可得: 2 I g2R1rgR1R1r gR2得: rgR1R 2可見:當(dāng)R1>>R2 時(shí),有:r gR2R1 R2(3) 電流表:符號(hào)A,用來(lái)測(cè)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設(shè)電流表量程為I,擴(kuò)大量程的倍數(shù)n=I/Ig,由并聯(lián)電路的特點(diǎn)得:I g R g( I - I g )RRI g1(n 為量程的擴(kuò)大倍數(shù)I -R gRgI gn - 1RRgRgRg 越小,其內(nèi)阻也越小內(nèi)阻 rARg, 由這兩式子可知,電流表量程越大,Rn(4)電壓表
29、:符號(hào)V,用來(lái)測(cè)量電路中兩點(diǎn)之間的電壓串聯(lián)電阻分壓原理如圖所示是電設(shè)電壓表的量程為U,擴(kuò)大量程的倍數(shù)為n=U/U g,由串聯(lián)電路的特點(diǎn),得:u1u gu - ugRu - ugu g(n -1)R(n為量程的擴(kuò)大倍數(shù))R gR()R1gu g電壓表內(nèi)阻 rV R Rg nRg , 由這兩個(gè)式子可知, 電壓表量程越大, 分壓電大,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I g E/(r+R接入被測(cè)電阻Rx 后通過電表的電流為I x E/(r+Rg+Ro +Rx) E/(R中 +Rx)由于I x 與 Rx 對(duì)應(yīng),因此可指示被測(cè)電阻大小(6) 非理想電表對(duì)電路的
30、影響不能忽略,解題時(shí)應(yīng)把它們看作是能.任一個(gè)R 增必引起通過該電阻的電流減小, 其兩端電壓UR增加 .(局部任一個(gè)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局部 R iI iI 并與之串 、 并聯(lián)的電阻U 串u i總結(jié)規(guī)律如下:總電路上R 增大時(shí)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( 通過變化電阻的電流也通過該電阻) 的看電流( 即電壓都減小) ;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(流、電壓都增大) 。(3) 極限法:即因變阻器滑動(dòng)引起電路變化的問題,可將變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極(4) 特殊
31、值法:對(duì)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(dāng) R=r 時(shí),電源輸出功率最大為2Pmax=E /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(shì)差為零的兩接線柱短接,如果黑盒內(nèi)只有電阻,分析時(shí),從阻值最小的兩點(diǎn)間開在電勢(shì)差最大的兩接線柱間畫電源根據(jù)題給測(cè)試結(jié)果,分析計(jì)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(diǎn)的判定:當(dāng)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(shí),用電壓表就可斷路點(diǎn):凡兩端電壓為零的用電器或?qū)Ь€是無(wú)故障的;兩端電壓等于電源電壓的用電器或?qū)Ь€發(fā)生3 、電路中的能量關(guān)系的處理要搞清以下概念:(1) 電
32、源的功率。電源消耗的功率、化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓β?、整個(gè)電路消耗的功率都是指 r )(2) 電源的輸出功率、外電路消耗的功率都是指:IU 或 I 一 I22R 外r 或 I2(3) 電源內(nèi)阻消耗的功率:I r.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電荷量之和。電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題(一)測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(1) 直接法:外電路斷開時(shí),用電壓表測(cè)得的電壓U 為電動(dòng)勢(shì)E ;U=E(2) 通用方法: AV 法測(cè)要考慮表本身的電阻, 有內(nèi)外接法;單一組數(shù)據(jù)計(jì)算,誤差較大應(yīng)該測(cè)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(diǎn),最后
33、由u-I圖線求(3) 特殊方法(一)即計(jì)算法:畫出各種電路圖EI1(R 1r)EI1I2(R1-R2)I1R1 -I 2R2EI2(R2r)rI 2- I1I2 -I1( 一個(gè)電流表和兩個(gè)定值電阻Eu 1I 1 rEI 1u 2 - I 2u1 ru 2 - u 1Eu 2I 2 rI1-I2I1- I2( 一個(gè)電流表及一個(gè)電壓表和一個(gè)滑動(dòng)Eu 1u 1rR 1u1 u 2 (R 1 - R 2 )(u1 - u2 )R 1 R 2Eu 2u 2r ER 2u 2 R 1 - u 1 R 2r- u1 R 2u 2 R1( 一個(gè)電壓表和兩個(gè)定值電阻(二)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì) 和內(nèi)阻 r 有甲、乙兩種接
34、法,如圖甲法中:所測(cè)得和 r都比真實(shí)值小, /r測(cè) = 測(cè) /r真;乙法中:測(cè) = 真,且r 測(cè) = r+rA。(三)電源電動(dòng)勢(shì) 也可用兩阻值不同的電壓表A、 B 測(cè)定,單獨(dú)使用A 表時(shí)讀數(shù)是 UB,用 A、 B 兩表測(cè)量時(shí),讀數(shù)是U,則 =UAUB/ ( UA U)。.電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題(二)-電路的測(cè)量電路設(shè)計(jì)的基本原則是:安全性好,誤差小,儀器少,耗電少,操作方便實(shí)驗(yàn)電路- 可分為兩部分:測(cè)量電路和供電電路一、測(cè)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(gè)“大”字計(jì)算比較類型電路圖R測(cè)與 R真比較條件R x R vR AVR測(cè)=URU A =RX+RA> R X適于測(cè)大電內(nèi)
35、AI阻Rx >RVR x R AR vAR 測(cè) =UR x R v<Rx適于測(cè)小電外RI vI RR x R v阻RX <測(cè)量電路( 內(nèi)、外接法 )有三種方法直接比較法: R與 R 、 R 粗略比較:當(dāng)R >>R時(shí)用內(nèi)接法,當(dāng)R <<R 時(shí)用外xvAxAxv臨界值計(jì)算法( 計(jì)算比較法) : R x 與R A R v ( 為臨界值) 比較:當(dāng)RXRA R當(dāng) RXRA RV ,( 即 Rx 為大電阻 )時(shí)用內(nèi)接法;當(dāng)RVR X時(shí),用電流表內(nèi)接法RXRA當(dāng) RXR A RV ( 即 Rx 為小電阻 )時(shí)用外接法;當(dāng)RV RX 時(shí),用電流表外接法;RXR A測(cè)
36、試判斷法( 實(shí)驗(yàn)判斷法) :當(dāng)Rx , RA,Rv 大約值都不清楚時(shí)用此法“誰(shuí)變?nèi)鐖D所示,將單刀雙擲開關(guān)S 分別接觸a 點(diǎn)和b 點(diǎn),與a 接時(shí)(I1 ; u1 );u 2)若 I 有較大變化(即u 1 - u 2I1 - I2 )說明 v 有較大電流通過( 分流影響較大.通電電壓變化范圍大要 求 電 壓 連 續(xù) Rx 比較可調(diào)調(diào)壓0 E并從0 開始變0 ER x化通電以“供電電路”來(lái)控制“測(cè)量電路”:采用“以小控大、以大控小”的原則R 滑唯一:比較確定控制電路R 滑 不唯一:實(shí)難要求R 滑 與 RxR 滑R x<R 滑<10 R x限流方式實(shí)驗(yàn)要求:負(fù)載兩端電壓變R X10 R 滑
37、 R x分壓接法負(fù)載兩端電壓要求從R 滑 Rx 兩種均可,從節(jié)能角度選限流電表量程較小而電源大。有以上3 種要求都采用調(diào)壓無(wú)特殊要求都采用限流供電特殊問題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及電阻允許通過的最大電流值來(lái)反復(fù)推敲接方式為好電路設(shè)計(jì)具有培養(yǎng)和檢查創(chuàng)造性思維能力、分析綜合能力以及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ榷喾矫娴哪芰Φ奶攸c(diǎn)電阻值 Rx 、電阻率 , 電功率 p 和電源電動(dòng)勢(shì) E、內(nèi)阻 r.二、選實(shí)驗(yàn)試材( 儀表 ) 選用和電路實(shí)物圖連接,(1) 儀器的選擇一般應(yīng)考慮三方面因素:(原則:表不超程、電器不超壓)安全因素,如通過電源和電阻的電流不能超過其允許的最大電流誤差因素, 如選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測(cè)
38、量值的相對(duì)誤差;.精心按排操作步驟, 過程中需要測(cè)? 物理量 , 結(jié)果表達(dá)式中各符號(hào)的含義.畫出實(shí)驗(yàn)電路圖;分析各元件連接方式( 先串再并的連線順序),明確電表量程;畫線連接各元件,一般先從電源正極開始,到開關(guān),再到滑動(dòng)變阻器等,先畫主電路序以單線連接方式將主電路元件依次串聯(lián) , 后把并聯(lián)無(wú)件并上。 ( 按順序串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái);其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去 ) ;無(wú)誤后 , 用鋼筆填。連接完畢,應(yīng)進(jìn)行檢查,檢查電路也應(yīng)對(duì)照電路圖按照連線的方(4) 注意事項(xiàng):表的量程選對(duì), 正負(fù)極不能接錯(cuò);導(dǎo)線應(yīng)接在接線柱上, 且不能用伏安法測(cè)小電珠的伏安特性曲線:測(cè)量電路用外接法,供電電路用調(diào)壓供
39、電。(5) 實(shí)物圖連線技術(shù)無(wú)論是分壓接法還是限流接法都應(yīng)該先把伏安法部分接好;即:先接好主電路對(duì)限流電路,只需用筆畫線當(dāng)作導(dǎo)線,從電源正極開始,把電源、電鍵、滑動(dòng)變阻器、伏次串聯(lián)起來(lái)即可( 注意電表的正負(fù)接線柱和量程, 滑動(dòng)變阻器應(yīng)對(duì)分壓電路,應(yīng)該先把電源、電鍵和滑動(dòng)變阻器的全部電阻絲三部分用導(dǎo)線連接起來(lái),然器電阻絲兩端之中任選一個(gè)接頭,比較該接頭和滑動(dòng)觸頭兩點(diǎn)的電勢(shì)高低,電表正負(fù)接線柱的情況,將伏安法部分接入該兩點(diǎn)間。實(shí)物連線的總思路畫出電路圖分 壓(滑動(dòng)變阻器的下兩個(gè)接線柱一定電表的正負(fù)接線柱連滑動(dòng)變阻器限流(一般連上一接線柱和下一接線柱)連接總回路:兩種情況合上電鍵前都要注意滑片的正確位導(dǎo)線不能交叉補(bǔ)充:滑動(dòng)變阻器的兩種特殊接法(要特別引起重視):右圖電路中,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P 從a端滑向b 端的過程中,到達(dá)中點(diǎn)位置時(shí)外電阻最大,總電流最小。所以電流表大;A 的示數(shù)先減小后增.電壓表檢查法:當(dāng)電路中接有電源時(shí),可以用電壓表測(cè)量各部分電路上的電壓,通過對(duì)測(cè)
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