高二物理部分電學(xué)知識(shí)點(diǎn)及例題

1、一、電流、電阻和電阻定律1電流：電荷的定向移動(dòng)形成電流（1）形成電流的條件：內(nèi)因是有自由移動(dòng)的電荷，外因是導(dǎo)體兩端有電勢差（2）電流強(qiáng)度：通過導(dǎo)體橫截面的電量Q與通過這些電量所用的時(shí)間t的比值。I=Q/t；假設(shè)導(dǎo)體單位體積內(nèi)有n個(gè)電子，電子定向移動(dòng)的速率為V，則I=neSv；假若導(dǎo)體單位長度有N個(gè)電子，則INev表示電流的強(qiáng)弱，是標(biāo)量但有方向，規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较騿挝皇牵喊?、毫安、微?A=103mA=106A2電阻、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/I,導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定的,與U.I無關(guān).(2)電阻定律:導(dǎo)體的電阻R與它

2、的長度L成正比,與它的橫截面積S成反比. RL/S(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(dǎo)體的電阻.單位是:·m.（4）電阻隨溫度的變化關(guān)系A(chǔ)金屬導(dǎo)體：導(dǎo)電性能好，電阻率隨溫度的升高而變大，隨溫度的降低而減少。b半導(dǎo)體:導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，電阻率隨溫度的升高而減小，導(dǎo)電性能由外界條件所控制，如改變溫度、光照、摻入微量雜質(zhì)等c超導(dǎo)體:有些物質(zhì)當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時(shí)它們的電阻率會(huì)突然變?yōu)榱鉪標(biāo)準(zhǔn)電阻：錳銅合金和鎳銅合金的電阻率隨溫度變化極小， 利用它們的這種性質(zhì)，常用來制作標(biāo)

3、準(zhǔn)電阻。二、部分電路歐姆定律 1、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。 I=U/R2、適用于金屬導(dǎo)電體、電解液導(dǎo)體，不適用于空氣導(dǎo)體和某些半導(dǎo)體器件R2R1R2R13、導(dǎo)體的伏安特性曲線:研究部分電路歐姆定律時(shí),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(shí)，一般認(rèn)為電阻為定值，不可由R=U/I認(rèn)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)系即I是過電阻的電流，U是電阻兩端的電壓【例1】來自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零），經(jīng)一加速電壓為800kV的直線加速器加速，形成電流強(qiáng)度為1mA的細(xì)柱形質(zhì)子流

4、。已知質(zhì)子電荷e=1.60×10-19C。這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為_。假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1n2=_。L4L質(zhì)子源v1 v2解：按定義， 由于各處電流相同，設(shè)這段長度為l，其中的質(zhì)子數(shù)為n個(gè)，則由。而點(diǎn)評：解決該題的關(guān)鍵是：（1）正確把握電流強(qiáng)度的概念 IQ/t而 Qne。所以n=Q/e=It/e,（2）質(zhì)子源運(yùn)動(dòng)路程上的線密度與其瞬時(shí)速度成反比，因?yàn)镮neSv，所以當(dāng)電流I一定時(shí)，n與v成反比6如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab10 cm，b

5、c5 cm，當(dāng)將A與B接入電壓為U的電路中時(shí)，電流為1 A；若將C與D接入電壓為U的電路中，則電流為A4 A B2 AC A D A【解析】 設(shè)將A與B連入電路時(shí)，電阻為R1，C與D連入電路時(shí)電阻為R2，則R1R241，故后者電流I24I1【答案】 A三、電功、電功率 1電功:電荷在電場中移動(dòng)時(shí),電場力做的功WUIt，電流做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的過程.2電功率:電流做功的快慢,即電流通過一段電路電能轉(zhuǎn)化成其它形式能對電流做功的總功率,P=UI3焦耳定律:電流通過一段只有電阻元件的電路時(shí)，在 t時(shí)間內(nèi)的熱量Q=I2Rt純電阻電路中WUIt=U2t/R=I2Rt，P=UI=U2/R=I

6、2R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(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【例3】一只標(biāo)有“220 V，60 W”字樣的燈泡，在額定電壓下工作時(shí)，燈絲中通過的電流多大？如果線路電壓下降到200V時(shí)，它的功率多大？（假設(shè)燈絲電阻不隨溫度而變化）解析：燈泡上標(biāo)有“220 V，60 W”的字樣，表明燈泡的額定電壓（即正常一作的電壓）為 220 V，只有在這個(gè)電壓下，它的功率才是額定功率60w如果實(shí)際的電壓不是220V，那

7、么它的功率就不再是60 W由題意可認(rèn)為它相當(dāng)于一個(gè)阻值不變的電阻 燈泡的工作電流I=P/U=60/220=0。27（A） 燈泡的電阻R=U2/P=2202/60=807（） 燈泡的實(shí)際功率 P/=U/2/R=2002/807= 50（W）點(diǎn)評：由公式P=U2/R可知，當(dāng)用電器電阻R不變時(shí)，PU2，可用P1/P2=U12/U22來計(jì)算，這樣就不必算出燈絲的電阻用電器實(shí)際功率的大小，是由加在用電器兩端的實(shí)際電壓的大小決定的【例4】直流電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為R，當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)通過線圈的電流是I，此時(shí)它兩端的電壓為U，則電動(dòng)機(jī)的輸出功率為（ ） AUI；BIUI2R CIU一I2R； DU2R解析：該題不

8、少學(xué)生選了D，其原因是同電源輸出功率混淆，認(rèn)為輸出功率就是端電壓與電流乘積，而這里不是電源輸出而是電機(jī)輸出 答案：C點(diǎn)評：（l）處理該類題目首先應(yīng)當(dāng)注意這是非純電阻電路（2）這里的輸入功率UI=轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的功率十轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的功率1電功、電功率的計(jì)算(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)際電功率等于其額定功率 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，因此它們是用電器正常工作的等效條件靈活選用等效條件，往往能夠簡化解題過程(2)用電器接入電路時(shí)：純電阻用電器接入電路中，若無特別說明，應(yīng)認(rèn)為其電阻不變用電器實(shí)

9、際功率超過其額定功率時(shí),認(rèn)為它將被燒毀.【例6】微型吸塵器的直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻一定，當(dāng)加上03V的電壓時(shí)，通過的電流為03A，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，當(dāng)加在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為20V時(shí)，電流為08A，這時(shí)電動(dòng)機(jī)正常工作，則吸塵器的效率為多少？解析：當(dāng)加0.3V電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，說明電動(dòng)機(jī)無機(jī)械能輸出，它消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時(shí)電動(dòng)機(jī)也可視為純電阻，則r=U1/I1=1，當(dāng)加20V電壓，電流為08A時(shí)，電動(dòng)機(jī)正常工作，有機(jī)械能輸出，此時(shí)的電動(dòng)機(jī)為非純電阻用電器，消耗的電能等于轉(zhuǎn)化機(jī)械能和內(nèi)能之和。轉(zhuǎn)化的熱功率由P=I22r=082×1= 064 W計(jì)算，總功率由 P0= I2U2=08

10、15;2016W計(jì)算。所以電動(dòng)機(jī)的效率為=（PP0）/P=60。12、 有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2V電壓的電路時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4A；若把電動(dòng)機(jī)接入2.0V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1.0A。求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率多大？如果在發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？解析 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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。接U=0.2V電壓，電機(jī)不轉(zhuǎn)，電流I=0.4A，根據(jù)歐姆定律，線圈電阻；當(dāng)接U=2.0V電壓時(shí)，電流I=1

11、.0A，故輸入電功率熱功率故輸出功率即機(jī)械功率如果正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子被卡住，則電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，故其發(fā)熱功率串并聯(lián)及混聯(lián)電路一、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(gè)導(dǎo)體的電阻之和，即R=R1R2Rn串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比，即串聯(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)電路子路中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(gè)導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)之和。=+，當(dāng)并聯(lián)電路是由n個(gè)相同的電阻R并

12、聯(lián)而成時(shí)，總電阻R總= ；當(dāng)并聯(lián)電路只有兩個(gè)支路時(shí)，則總電阻為R總= 并聯(lián)電路中通過各個(gè)電阻的電流踉它的阻值成反比，即I1R1I2R2=InRn= U并聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即P1R1=P2R2=PnRn=U21、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(diǎn)法：把電勢相等的點(diǎn)，看做同一點(diǎn)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(dǎo)線直接連接的各點(diǎn)的電勢必相等（包括用不計(jì)電阻的電流表連接的點(diǎn)）。在外電路，沿著電流方向電勢降低。凡接在同樣兩個(gè)等勢點(diǎn)上的電器為并聯(lián)關(guān)系。不加聲明的情況下，不考

13、慮電表對電路的影響。2、電表的改裝(1)靈敏電流表（也叫靈敏電流計(jì)）：符號為，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(gè)：內(nèi)阻Rg滿偏電流Ig：即靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)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(shí)加在表兩端的電壓以上三個(gè)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(2)電流表：符號，用來測量電路中的電流，電流表是用靈敏電流表并聯(lián)一個(gè)分流電阻改裝而成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(kuò)大量程的倍數(shù)n=I/Ig，由并聯(lián)電路的特點(diǎn)得：Ig·Rg=(IIg）R, 內(nèi)阻,由這兩式子可知

14、，電流表量程越大，Rg越小，其內(nèi)阻也越小.(3)電壓表：符號，用來測量電路中兩點(diǎn)之間的電壓電壓表是用靈敏電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻改裝而成，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(kuò)大量程的倍數(shù)為n=U/Ug，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)，得： U=UgIgR, Ig =Ug /Rg, 電壓表內(nèi)阻,由這兩個(gè)式子可知，電壓表量程越大，分壓電阻就越大，其內(nèi)阻也越大（4）半值分流法（也叫半偏法）測電流表的內(nèi)阻，其原理是：當(dāng)S1閉合、S2打開時(shí)：當(dāng)S2再閉合時(shí)：,聯(lián)立以上兩式，消去E可得： 得： 可見：當(dāng)R1>>R2時(shí)， 有：（5）非理想電表對電路的影響不能忽略，解題時(shí)應(yīng)把它們看作是能顯示出本身電壓

15、或電流的電阻器.用電壓表測得的電壓實(shí)際上是被測電路與電壓表并聯(lián)后兩端的電壓，由于電壓表內(nèi)阻不可能無限大，因此測得的電壓總比被測電路兩端的實(shí)際電壓小，表的內(nèi)阻越大，表的示數(shù)越接近于實(shí)際電壓值.用電流表測得的電流，實(shí)質(zhì)上是被測量的支路(或干路)串聯(lián)一個(gè)電阻(即電流表內(nèi)阻)后的電流.因此，電流表內(nèi)阻越小，表的示數(shù)越接近于真實(shí)值.8有一個(gè)電壓表的量程為3 V，內(nèi)阻為900 ，由于沒有電流表，需要將其改裝成一個(gè)量程為0.6 A的電流表，則應(yīng)該_聯(lián)一個(gè)阻值為_的電阻，當(dāng)用改裝好的電流表去測某一電流時(shí)，指針的讀數(shù)為1.2 V，則對應(yīng)的電流為_A【解析】 應(yīng)并聯(lián)一個(gè)分流電阻R，則IV A AIRIAIV0.6 A A AR