學習《恒定電流》時應注意的“三個問題”

1、關(guān)于高中物理學習，由于慣性思維，或者是害怕心理，不少學生很容易導致知識重點把握不準，知識難點理解不透，知識運用難以靈活。為了更為有效地實施恒定電流的教學，根據(jù)初高中知識的銜接和教學大綱的重點要求，結(jié)合近些年高考的考查頻率和要求，我們尤其著重于以下三個方面： 1電功和電功率在不同直流電路上的計算問題根據(jù)前一章知識容易得出公式：電功W=UIt和電功率P=UI,這兩個公式對任何電路的電功和電功率的計算均適用，但是，結(jié)合部分電路歐姆定律所推導出來的電功公式W=以及電功率公式P=均只能適用于遵守部分電路歐姆定律的純電阻電路了，這是因為在純電阻的電路上電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能；一旦電流流入非純電阻電路

2、，例如電動機、電解槽等用電器的電路，電流做功時只有少量電能轉(zhuǎn)化為熱能，而將大部分電能轉(zhuǎn)化為機械能、化學能等，這種電路顯然不遵守部分電路歐姆定律，并且有UIR，上述電功和電功率推導式就不再適用了。例1某電動機的額定功率是 W,額定電流是5.0A，其內(nèi)部線圈的直流電阻是0.4不計轉(zhuǎn)動時的摩擦?，F(xiàn)讓該電動機接通電源后正常工作，通電2s,求：電動機的輸入電壓是多少？電動機線圈的直流電阻上電壓是多少？電動機線圈的直流電阻上產(chǎn)生的熱量是多少？電流做的電功是多少？電流做功使電動機輸出的機械能是多少？解析：，由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可得評析：電動機線圈的直流電阻上電壓和電動機的輸入電壓不同，且。電流做的電功不能用

3、W=來計算，因為電動機屬于非純電阻電路。2閉合電路歐姆定律在電路上的分析推理和計算問題在學習閉合電路歐姆定律前，我們首先要弄清電源電動勢E和內(nèi)電路電壓、外電路電壓（也叫路端電壓）三者之間的關(guān)系，即為E= +，且該關(guān)系對于任何閉合電路都適用。如果某閉合電路的內(nèi)、外電路均為純電阻電路，則自然有 =Ir、 =IR，因此可得閉合電路歐姆定律，可見，閉合電路歐姆定律也只能適用于純電阻電路了。在本定律的常見考查中，一般以閉合電路的動態(tài)定性分析或具體的定量計算形式呈現(xiàn)。EPL1L2L3Sr例2如圖所示，電路中電源的電動勢為E、內(nèi)阻為r， 電鍵 S閉合后，當滑動變阻器的滑片P從滑動變阻器的中點位置向左滑動時，

4、電路中的小燈泡L1、L2、L3的亮度變化情況是（ ）A. L1燈變亮，L2燈變暗，L3燈變亮B. L1燈變暗，L2燈變亮，L3燈變暗C. L1 、L2兩燈都燈變亮，L3燈變暗D. L1 、L2兩燈都燈變暗，L3燈變亮L1PL2L3ESr解析：本題首先應分析電路結(jié)構(gòu)，不難發(fā)現(xiàn)，從L2燈流出的電流將經(jīng)過L1燈和滑動變阻器兩條支路流回電源負極，所以L1燈和滑動變阻器兩條支路并聯(lián)后與L2燈串聯(lián)再與L3燈并聯(lián)，具體的簡化電路圖如下圖所示。依題意，當滑動變阻器的滑片P向左滑動時，滑動變阻器的有效阻值變大，則整個電路的外電路的阻值R變大，根據(jù) 閉合電路歐姆定律可知干路電流變小，再由 = E- Ir容易得知路

5、端電壓變大，所以L3燈變亮，而流過L2燈的電流I2 =I干-I3 ,所以L2燈變暗，又由于L1燈兩端的電壓等于L3燈兩端電壓減去L2燈兩端的電壓，故L1燈變暗。選A?！熬植?整體 局部”，評析：本題旨在考查直流電路動態(tài)變化的分析推理能力，基本思路是 一般是由于電路中某一局部位置由于某元件的短路或斷路故障、滑動變阻器的調(diào)節(jié)、電鍵的閉合或斷開均會導致局部支路阻值發(fā)生變化，從而根據(jù)閉合電路歐姆定律確認干路電流I干以及路端電壓的變化情況，進而根據(jù)部分電路歐姆定律和串并聯(lián)電路的性質(zhì)分析出各個局部變化情況。ErR2PR1SAV例3如圖所示，電燈L標有“4V,1W”字樣，滑動變阻器R2的總電阻為50，當滑片

6、P滑至某位置時，燈L恰好正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)為0.45A；由于外電路發(fā)生故障，電燈L突然熄滅，此時電流表示數(shù)變?yōu)?.5A，電壓表示數(shù)為10V；已知導線完好，電路中各處接觸良好。試問：發(fā)生的故障是短路還是斷路？發(fā)生在何處？ 發(fā)生故障前，滑動變阻器接入電路的阻值為多大？此電路中的電源的電動勢和內(nèi)電阻為多大？解析：根據(jù)題意，電路發(fā)生故障后，電流表示數(shù)I增大，說明路端電壓 =IR1增大，由 = E- I干r和可知外電路的總阻值增大了，所以一定在外電路上某處發(fā)生斷路，由于電流表有示數(shù)，R1不可能斷路，電壓表也有示數(shù)，則滑動變阻器R2也不可能斷路，因此，只可能是燈L發(fā)生斷路。燈L發(fā)生斷路后，因無電流通

7、過R2，外電路只有R1了，故電壓表示數(shù)為10V即為路端電壓。U1 =10V,則可得出R1 =，燈L未發(fā)生斷路時恰好正常發(fā)光，則UL=4V,IL= ,而此時的路端電壓 =· R1=9V,故可求得滑動變阻器接入電路的阻值R2 =根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U外+I干r可得方程式如下故障發(fā)生前有E=9+（0.25+0.45）r故障發(fā)生后有E=10+0.5r聯(lián)立求解可得E=12.5V, r=5評析：本題通過電路由于發(fā)生故障而引起的直流電路故障檢查和動態(tài)分析，旨在考查利用閉合電路歐姆定律進行定性分析、推理和定量計算電路問題的能力。關(guān)鍵是能夠及時判斷出故障，還要明確故障前后的電路結(jié)構(gòu)，解決此類問題才

8、能勝券在握。3電流表和電壓表在電學實驗中作為實際儀表的分析和應用問題初中學習階段，我們均將電流表和電壓表視為理想的儀表，認為電流表是內(nèi)阻為零的、電壓表內(nèi)阻是無窮大的。在高中物理中，有時將電流表和電壓表視為理想的儀表，有時又將電流表和電壓表作為實際儀表要考慮和分析儀表的內(nèi)阻，這就要問題的要求或條件而定，也就是具體問題具體分析了。但是，在高中電學實驗中，務(wù)必要將電流表和電壓表作為實際儀表認真考慮和分析儀表的內(nèi)阻，才能設(shè)計出科學合理的實驗方案，才能進一步正確分析實驗的系統(tǒng)誤差。這也是多年來高考實驗題命題傾向最大、命題頻率最高的知識領(lǐng)域。在將靈敏電流表（即G表）改裝成實驗用的電流表（即A表）和電壓表（

9、即B表）時，不僅要考慮G表的內(nèi)阻，而且高中教材要求我們會用半偏法的實驗方法測出G表的內(nèi)阻Rg ,至于 G表的滿偏電流Ig可以直接從刻度盤讀出來，然后才可利用串或并聯(lián)電路的分壓或分流原理將G表改裝成所需的電流表或電壓表。RGR/S1S2關(guān)于半偏法的實驗電路如右圖所示，基本要求就是滑動 變阻器R接入電路的阻值要比電阻箱R/量程范圍大得多。測量開始前滑動變阻器R的阻值打到最大值，然后只閉合電鍵S1 ，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的滑片，直至G表達到滿偏，再閉合電鍵S2 ，調(diào)節(jié)電阻箱R/的阻值直至G表達到半偏。此時，流V過電阻箱R/的電流和流過G表的電流基本認為相等，即，因此側(cè)得的G表的內(nèi)阻RgR/ 。例如，現(xiàn)在

10、想將G表改裝為所需的電壓表 ,只需串聯(lián)一個合適的分壓電阻，并將改成電壓表 量程下的刻度盤即可。利用電流表和電壓表進行伏安法測電阻時，就需要研究待測電阻與電流表和電壓表內(nèi)阻的差異程度，才能選擇電流表內(nèi)接方式或者是外接方式更合理。目項析分式方接連電流表內(nèi)接方式電流表外接方式電路連接圖RxAVRxAV系統(tǒng)誤差特點測量值Rx=測量值Rx=系統(tǒng)誤差原因由于電流表A的分壓導致測得的U值偏大，因而測量值Rx總是偏大由于電壓表V的分流導致測得的I值偏大，因而測量值Rx總是偏小適合測量對象大阻值的電阻（更接近于RV）小阻值的電阻（更接近于RA）當然，利用電流表和電壓表進行伏安法測電阻時,除如何選擇更合理電流表連

11、接方式之外，還常常要考慮電流表和電壓表量程的選擇等等，這也要求我們依據(jù)待測電阻Rx具體分析確定。利用電流表和電壓表測定電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗時，認真分析后會發(fā)現(xiàn)，實驗電路圖要運用更科學合理的連接方式。連接方式分析項目電流表內(nèi)接方式電流表外接方式電路連接圖rERAVSrERAVS測量式U=E測-Ir測U=E測-Ir測修正式U+IRA=E真-Ir真U= E真-（I+）r真修正式變形式U =E真-I（r真+RA）U=（） E真-I（）r真對比結(jié)果E測= E真r測=（r真+RA）E測=（）E真r測=（）r真結(jié)果說明此方式導致r測系統(tǒng)誤差太大此方式E測和r測系統(tǒng)誤差很小綜上研究分析可知，利用電流表和電壓表測定電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗時，實驗的電路圖必須采用電流表外接方式。例如，2005年高考全國卷I中22題（2）測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻r（E約為4