7.1 描述电路的基本概念 部分电路.pptx

第七章恒定电流考纲要求权威解读电阻的串联、并联掌握串、并联电路中电压、电流、电阻的关系,理解有关电表改装的原理。欧姆定律知道什么是电阻及导体的伏安特性;理解欧姆定律,并能用其来解决有关电路的问题。电阻定律理解电阻定律和电阻率,能利用电阻定律进行有关的分析和计算。电功率、焦耳定律理解电功、电热、电功率、电热功率等基本概念。电源的电动势和内阻理解电源的电动势和内阻,能区分电动势、电压。闭合电路的欧姆定律理解闭合电路的欧姆定律,能够应用电路的串、并联规律结合闭合电路的欧姆定律进行电路的动态分析、定量计算、故障分析等问题。测量电阻测定金属丝的电阻率实验能正确应用电压表、电流表、螺旋测微器等仪器;能根据实验数据求电阻率或写出电阻率的表达式;会选择器材、电路、判断电表的内外接法、滑动变阻器的分压和限流接法及实物连线等;能用替代法、安安法、伏伏法等测电表的电阻等。描绘小电珠的伏安特性曲线实验 理解其原理,能完成本实验。高考命题主要涉及下列几方面:一是选择器材、电路、判断电表的内外接法、滑动变阻器的分压和限流接法及实物连线等;二是根据实验数据画伏安特性曲线,分析曲线的相关问题(如弯曲的原因,求某一电流对应的电阻等);三是改换器材,如探究热敏电阻或其他电阻的伏安特性曲线等;四是在本实验的基础上,探究电阻上的电功率、电流或电压的曲线等。测定电源的电动势和内阻实验理解其原理,能完成本实验。高考主要考查下列问题:一是选择器材、电路、判断电表的接法、实物连线等;二是根据实验数据画IU图象,并求电动势和内阻,分析误差等;三是测定电动势和内阻的其他方法,如用电阻箱和一只电流表或电压表,其重点在于根据画出的图象(不一定是IU图)求电动势和内阻。按Esc键退出返回目录练习使用多用电表实验掌握多用电表的使用,包括各种测量挡的读数、与电路的连接方式等,特别是用欧姆挡测电阻;利用多用电表,通过实验,结合电路知识探索黑箱内的电学元件,能根据题意画出黑箱中的电路等;利用多用电表检测电路的故障等。第一节描述电路的基本概念部分电路按Esc键退出返回目录基础梳理基础梳理整合整合核心核心理解深化理解深化方法探究突破方法探究突破按Esc键退出返回目录基础梳理基础梳理整合整合构建能力大厦的奠基石构建能力大厦的奠基石一、电流1.成因电荷的形成电流。2.定义通过导体某横截面的跟通过这些电荷量所用的比值。定义式:。答案：1.定向移动2.电荷量时间I=对于导体有I=,其中n为单位体积内的自由电子个数,S为导体的横截面积,q为自由电荷的电荷量,v为自由电荷的定向移动速率,金属中约10-5m/s,远小于电子热运动的平均速率105m/s,而电场的传播速率为3108m/s。4.电流的方向规定定向移动的方向为电流的方向。在外电路,从电源正极(高电势点)流向电源负极(低电势点);在内电路,从电源负极(低电势点)流向电源正极(高电势点)。虽然电流既有大小又有方向,但电流是量。3.微观表达式答案：3.nqSv 4.正电荷标按Esc键退出返回目录5.恒定电流大小和方向都不变的电流叫恒定电流。按Esc键退出返回目录二、电阻定律1.内容导体的电阻R跟它的长度l成正比,跟它的横截面积S成反比。2.表达式R=。答案：3.电阻率(1)物理意义是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率。在数值上等于用这种材料制成的单位长度、单位横截面积的导线的电阻值。单位是m。(2)各种材料的电阻率纯金属的电阻率一般较小,合金的电阻率一般较大,有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响。材料的电阻率与温度关系为:(2)半导体的电阻率随温度的升高而减小;(3)有些物质当温度接近0K时,电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象,能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变(1)金属的电阻率随温度的升高而增大;为超导状态的温度叫超导材料的转变温度。三、欧姆定律1.内容导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。2.公式。3.适用范围适用于金属导电和电解液导电,对于气体导电不适用。答案：2.I=按Esc键退出返回目录4.伏安特性曲线通过导体中的电流I跟加在其两端的电压U的关系图,如图所示。四、电功和电功率1.电功电功是电流所做的功,实质是电场力做的功,因此W=,这是计算电功普遍适用的公式。(1)对纯电阻用电器:电功W=t。(2)对非纯电阻用电器:电功只能是W=IUt。答案：qUIUt（1）qUIUtI2Rt2.电功率单位时间内电流做的功叫电功率。P=,这是计算电功率普遍适用的公式。对纯电阻用电器:电功率P=IU=I2R=对非纯电阻用电器:电功率只能是P=。答案：IUIU五、电热和焦耳定律电流通过电阻时产生的热量叫电热,Q=,这是计算电热普遍适用的公式。对纯电阻用电器:电热Q=IUt=I2Rt=t对非纯电阻用电器:电热只能是Q=。答案：I2RtI2Rt1.串联电路的特点(如图所示)电流:I=I1=I2=I3=In电压:U=U1+U2+U3+Un电阻:R=R1+R2+R3+Rn电压分配:U1U2Un=R1R2Rn功率分配=I2。六、串联电路和并联电路2.并联电路的特点(如图所示)电流:I=I1+I2+I3+In电压:U=U1=U2=U3=Un电阻:=+电流分配:I1I2In=功率分配:P1P2Pn=。按Esc键退出返回目录核心理解深化核心理解深化拓展升华思维的加油站拓展升华思维的加油站一、对电流的理解【自主探究1】关于电流,下列说法中正确的是()。A.导线内自由电子定向移动速率等于电流的传导速率B.电子运动的速率越大,电流越大C.电流是一个矢量,其方向就是正电荷定向移动的方向D.在国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位A是基本单位答案：D解析:电流的传导速率即为导线中电场的传播速率,它远大于导线内自由电子定向移动的速率,选项A错误;金属导体中电流I=neSv,即电流大小与导体中单位体积内自由电子个数n、导体的横截面积和电子运动速率有关,并非完全由电子运动速率决定,选项B错误;电流是标量,其国际单位是A,并且A是基本单位,选项C错误,D正确。归纳要点1.电流既有大小又有方向,但电流是标量。2.I=nqSv中,v为自由电荷定向移动速率,电流的传导速率即为导线中电场的传播速率,它远大于v。3.公式I=,I=nqSv,I=的比较公式适用范围 字母含义公式含义定义式I=一切电路 q:(1)是通过整个导体横截面的电荷量,不是单位面积上。(2)当异种电荷反向通过某截面时,所形成的电流是同向的,应是q=|q1|+|q2|反映了I的大小,但不能说Iq,I微观式I=nqSv 一切电路 n:导体单位体积内的自由电荷数q:每个自由电荷的电荷量:S:导体横截面积v:定向移动的速率从微观上看n、q、S、v决定了I的大小决定式I=金属电解液U:导体两端的电压R:导体本身的电阻I由U、R决定IU,I二、对电阻、电阻率的理解【自主探究2】导体的电阻是导体本身的一种性质,对于同种材料的导体,下列表述正确的是()。A.横截面积一定,电阻与导体的长度成正比B.长度一定,电阻与导体的横截面积成正比C.电压一定,电阻与通过导体的电流成正比D.电流一定,电阻与导体两端的电压成反比答案：A解析:由R=可得,选项A正确,B错误;导体的电阻是导体本身的一种性质,选项C、D错误。【自主探究3】下列关于电阻率的叙述,错误的是()。A.当温度极低时,超导材料的电阻率会突然减小到零B.常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料做成的C.材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面积和长度D.材料的电阻率一般都随温度变化而变化答案：C导体的电阻大,导体材料的导电性能不一定差;导体材料的电阻率小,导体的电阻不一定小,即电阻率小的导体对电流的阻碍作用不一定小。导体的电阻、电阻率均与温度有关。归纳要点：1.电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量,电阻大的导体对电流的阻碍作用大。电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量,电阻率小的材料导电性能好。2.电阻的决定式和定义式的不同点与相同点R=R=不同点电阻的决定式电阻的定义式说明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法,并不能说明电阻大小由U和I决定只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体相同点都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释)三、欧姆定律的理解及应用【自主探究4】对于欧姆定律,下列理解正确的是()。A.从I=U/R中可知,导体中的电流跟加在它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比B.从R=U/I中可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比C.从U=IR中可知,导体两端的电压随电阻的增大而增大D.从R=中可知,导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零答案：A归纳要点1.欧姆定律的适用范围适用于金属、电解液等纯电阻,对于气体导电和含有电动机、电风扇等非纯电阻电路则不适用。2.注意欧姆定律的“二同”(1)同体性:指I、U、R三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体。(2)同时性:指U和I必须是导体上同一时刻的电压和电流。四、对伏安特性曲线的理解【自主探究5】给小灯泡通电后,其电流I随所加电压U变化的图线如图所示,P为图线上一点,PN为图线的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线。则下列说法不正确的是()。A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大B.对应P点,小灯泡的电阻为R=C.对应P点,小灯泡的电阻为R=D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积答案：C解析:OP直线的斜率可以反映小灯泡电阻的倒数,所加的电压越大,斜率越小,小灯泡的电阻越大,选项A正确;对应P点,小灯泡的电阻为R=,选项B正确,C错误;对应P点,小灯泡的功率为P=U1I2,从图象可以看出P点小灯泡的功率等于图中矩形PQOM所围的面积,选项D正确。归纳要点1.图线的区别(1)图甲中图线a、b表示线性元件。图乙中图线c、d表示非线性元件。(2)在伏安特性曲线中,线性元件图线的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小,故RaIR,欧姆定律不再成立,P=UI为电功率,P=I2R为热功率。答案:1.正确。2.正确。3.正确。4.正确。5.正确。按Esc键退出返回目录方法探究突破方法探究突破提升应用技巧的突破口提升应用技巧的突破口命题研究一、电流定义的理解与应用【例1】如图所示是静电除尘器示意图,A接高压电源的正极,B接高压电源的负极,A、B之间有很强的电场,空气被电离为电子和正离子,电子奔向正极A的过程中,遇到烟气的煤粉,使煤粉带负电,吸附到正极A上,排出的烟就成为清洁的了。已知每千克煤粉会吸附nmoL电子,每昼夜能除mkg煤粉,计算高压电源的电流强度I。(电子电荷量设为e,阿伏加德罗常数为NA,一昼夜时间为t)规律总结由电流的定义式I=求解,要特别注意q的含义。解析:由于电离出的气体中的电子和正离子同时导电,则流过电源的电荷量q跟煤粉吸附的电荷量q的关系是:q=而q=mnNAe所以I=。答案:拓展链接1有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为q。此时电子的定向移动速度为v,在t时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为()。A.nvSB.nvtC.D.答案：C解析:根据电流的定义式可知,在t内通过导线横截面的电荷量Q=It,所以在这段时间内通过的自由电子数为N=,所以C项正确,D项错。由于自由电子定向移动的速率是v,因此在时间t内,位于以横截面S、长l=vt的这段导线内的自由电子都能通过横截面(如图所示)。这段导线的体积V=Sl=Svt,所以t内通过横截面S的自由电子数为N=nV=nSvt。选项A、B均错。命题研究二、伏安特性曲线的理解和应用【例2】如图所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线。由图可知,两者不成线性关系,这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故。参考这条曲线回答问题(不计电流表和电源的内阻)。若把三个这样的电灯串联后,接到电动势为12V的电源上,求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻。思路点拨:从I-U特性曲线中能获得什么信息?串联电路的特点是什么?答案:0.4A10解析:三个灯串联时,每个灯上的电压为4V。由图象知,当灯泡两端的电压为4V时,通过灯泡的电流为0.4A。灯泡的电阻为R=10。按Esc键退出返回目录(2)对于非线性元件的伏安特性曲线是曲线(也可能是直线,但不过原点),元件在不同状态时的电阻不相同,要搞清图线斜率的物理意义;解题时要善于找出伏安特性曲线下的电压和电流的关系,结合电路特点解题。规律总结：解决这类问题的基本思路:(1)首先分清是IU图线还是UI图线;拓展链接2两个额定电压为220V的白炽灯L1和L2的UI特性曲线如图所示。L2额定功率约为W。现将L1和L2串联后接在220V的电源上,电源内阻忽略不计。此时L2的实际功率约为W。答案:99W17.5W解析:由图象可知,U=220V时,I2=0.45A,故L2额定功率P=UI2=99W;根据串联电路的特点知L1和L2串联后电流相等,同时两者电压之和为220V,由图象可知,符合上述条件的电流故为I=0.25A,此时L2对应的电压为U2=70V,L2的实际功率为P2=U2I=17.5W。命题研究三、电路中的能量转换【例3】有一个小型直流电动机,把它接入电压为U1=0.2V的电路中时,电机不转,测得流过电动机的电流是I1=0.4A;若把电动机接入U2=2.0V的电路中,电动机正常工作,工作电流是I2=1.0A。则电动机正常工作时的输出功率是多大?如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住时此时电动机的发热功率是多大?思路点拨:电动机正常工作时是非纯电阻电路,转子突然被卡住时可认为是纯电阻电路。解析:转子被卡住时,电动机的电阻为r=0.5正常工作时的输出功率为P=U2I2-r=1.5W突然被卡住时,电动机的发热功率为P=8W。规律总结(1)首先判断题目中涉及电路是非纯电阻电路还是纯电阻电路。(2)处理这类问题时,要善于从能的转化和守恒定律寻找突破口,利用“电功=电热十其他能量”关系求解。答案:1.5W8W【例4】如图所示的电路中,R1=3,R2=9,R3=6,电路两端电压U=24V。当开关S1、S2均断开和均闭合时,灯泡L都正常发光。求灯泡正常发光时的电阻R和电压U。命题研究四、电路的分析与计算解析:开关S1、S2均断开时,电阻R1、R2、灯泡L串联,其等效电路如图甲所示,由欧姆定律可得,流过灯泡的电流I1=S1、S2均闭合时,其等效电路如图乙所示,灯泡与电阻R1的并联电阻为R=根据串联电路的电压分配关系可得,灯泡两端电压为UL=U所以流过灯泡的电流I2=U两种情况下,灯泡都正常发光,则I1=I2由以上各式并代入数据解得R=3正常发光时,灯泡两端电压为UL=I1R=U=4.8V。答案:34.8V规律总结(1)首先必须分清用电器的连接方式是并联还是串联,分清电压表测量哪部分电压,电流表测量哪部分电流,画出等效电路图。(2)要善于应用串并联电路特点及欧姆定律等定量进行电路计算。拓展链接3如图所示电路中E为电源,其电动势E=9.0V,内阻可忽略不计;AB为滑动变阻器,其电阻R=30;L为一小灯泡,其额定电压U=6.0V,额定功率P=1.8W;S为开关。开始时滑动变阻器的触头位于B端,现在接通开关S,然后将触头缓慢地向A端滑动,当到达某一位置C处时,小灯泡刚好正常发光。则CB之间的电阻应为()。A.10B.20C.15D.5答案：B解析:因灯泡刚好正常发光,电路中的电流为I=0.3A,总电阻为R=30,灯泡的电阻为RL=20,AC之间的电阻为RAC=R-RL=10,CB之间的电阻应为RBC=R-RAC=20,选项B正确。按Esc键退出返回目录本课结束本课结束本课结束本课结束谢谢观看谢谢观看谢谢观看谢谢观看