高二物理选修31知识点.docx
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1、第一章 恒定电流一, 电源和电流1, 电流产生的条件:(1) 导体内有大量自由电荷金属导体自由电子;电解质溶液正负离子;导电气体正负离子和电子(2) 导体两端存在电势差电压3 导体中存在持续电流的条件:是保持导体两端的电势差。2电流的方向电流可以由正电荷的定向移动形成,也可以是负电荷的定向移动形成,也可以是由正负电荷同时定向移动形成。习惯上规定:正电荷定向移动的方向为电流的方向。说明:1负电荷沿某一方向运动和等量的正电荷沿相反方向运动产生的效果一样。金属导体中电流的方向及自由电子定向移动方向相反。 2电流有方向但电流强度不是矢量。 3方向不随时间而变更的电流叫直流;方向和强度都不随时间变更的电
2、流叫做恒定电流。通常所说的直流常常指的是恒定电流。二, 电动势1电源1电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。2非静电力在电源中所起的作用:是把正电荷由负极搬运到正极,同时在该过程中非静电力做功,将其他形式的能转化为电势能。 【留意】在不同的电源中,是不同形式的能量转化为电能。 2电动势1定义:在电源内部,非静电力所做的功W及被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。2定义式:E=W/q3物理意义:表示电源把其它形式的能非静电力做功转化为电能的本事大小。电动势越大,电路中每通过1C电量时,电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。【留意】: 电动势的大小由电源中非静电力的特性电源本身
3、确定,跟电源的体积, 外电路无关。电动势在数值上等于电源没有接入电路时,电源两极间的电压。电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。3电源池的几个重要参数电动势:它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质,及电池的大小无关。内阻r:电源内部的电阻。容量:电池放电时能输出的总电荷量。其单位是:Ah,mAh.【留意】:对同一种电池来说,体积越大,容量越大,内阻越小。三, 欧姆定律1, 导体的电阻定义:导体两端电压及通过导体电流的比值,叫做这段导体的电阻。公式:R=U/I定义式说明:A, 对于给定导体,R肯定,不存在R及U成正比,及I成反比的关系,R只跟导体本身的
4、性质有关B, 这个式子定义给出了测量电阻的方法伏安法。C, 电阻反映导体对电流的阻碍作用2, 欧姆定律定律内容:导体中电流强度跟它两端电压成正比,跟它的电阻成反比。公式:I=U/R 适应范围:一是局部电路,二是金属导体, 电解质溶液3, 导体的伏安特性曲线1伏安特性曲线:用纵坐标表示电流I,横坐标表示电压U,这样画出的I-U图象叫做导体的伏安特性曲线。2线性元件和非线性元件线性元件:伏安特性曲线是通过原点的直线的电学元件。非线性元件:伏安特性曲线是曲线,即电流及电压不成正比的电学元件4, 导体中的电流及导体两端电压的关系1对同一导体,导体中的电流跟它两端的电压成正比。 2在一样电压下,U/I大
5、的导体中电流小,U/I小的导体中电流大。所以U/I反映了导体阻碍电流的性质,叫做电阻R 3在一样电压下,对电阻不同的导体,导体的电流跟它的电阻成反比。四, 串联电路和并联电路1, 串联电路电路中各处的电流强度相等。I=I1=I2=I3=电路两端的总电压等于各局部电路两端电压之和U=U1+U2+U3+串联电路的总电阻,等于各个电阻之和。R=R1+R2+R3+电压安排:U1/R1=U2/R2 U1/R1=U/Rn个一样电池E, r串联:En = nE rn = nr串联电路的功率安排:P=I2RP1/R1=P2/R2=P3/R3=Pn/Rn2, 并联电路 并联电路中各支路两端的电压相等。U=U1=
6、U2=U3= 电路中的总电流强度等于各支路电流强度之和。I=I1+I2+I3+ 并联电路总电阻的倒数,等于各个电阻的倒数之和。 1/R=1/R1+1/R2+1/R3+ 对两个电阻并联有:R=R1R2/R1+R2 电流安排:I1/I2=R1/R2 I1/I=R1/Rn个一样电池E, r并联:En = E rn =r/n并联电路的功率安排:P1R1=P2R2=P3R3=PnRn=U23, 几点考前须知: 几个一样的电阻并联,总电阻为一个电阻的几分之一; 假设不同的电阻并联,总电阻小于其中最小的电阻; 假设某一支路的电阻增大,那么总电阻也随之增大; 假设并联的支路增多时,总电阻将减小; 当一个大电阻
7、及一个小电阻并联时,总电阻接近小电阻。4, 分压作用和电压表:说明: 假如给电流表串联一个分压电阻,分担一局部电压,就可以用来测量较大的电压了.加了分压电阻并在刻度板上标出电压值,就把电流表改装成了电压表.电压表的量程越大,串联的电阻R越大。因为电流肯定。5, 分流作用和电流表(安培表):说明: 并联电阻可以分担一局部电流,并联电阻的这种作用叫做分流作用,作这种用途的电阻又叫做分流电阻.为了使电流表能够测量几个安培甚至更大的电流,可能给它并联个分流电阻,分掉一局部电流,这样在测量大电流时,通过电流表的电流也不致超过满偏电流Ig.电流表的量程越大,并联的电阻越小。因为电压肯定。 EMBED PB
8、rush 五, 焦耳定律1, 电功定义:电路中电场力对定向移动的电荷所做的功,简称电功,通常也说成是电流的功。用W表示。实质:是能量守恒定律在电路中的表达。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程,在转化过程中,能量守恒,即有多少电能削减,就有多少其他形式的能增加。【留意】功是能量转化的量度,电流做了多少功,就有多少电能削减而转化为其他形式的能,即电功等于电路中电能的削减,这是电路中能量转化及守恒的关键表达式:W = Iut 【说明】:表达式的物理意义:电流在一段电路上的功,跟这段电路两端电压, 电路中电流强度和通电时间成正比。适用条件:I, U不随时间变更恒定电流2, 电功率定义:单位
9、时间内电流所做的功表达式:P=W/t=UI对任何电路都适用上式说明:电流在一段电路上做功的功率P,和等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积。额定功率和实际功率额定功率:用电器正常工作时所需电压叫额定电压,在这个电压下消耗的功率称额定功率。实际功率:用电器在实际电压下的功率。实际功率P实=IU,U, I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。3, 焦耳定律:电流通过导体产生的热量,跟电流的二次方,导体的电阻和通电时间成正比公式:Q=I2Rt说明:a.(1)式说明电流通过导体时要发热,焦耳定律就是探讨电流热效应定量规律的。b.(1)式中各量的单位.4, 电功和电热的关系: 设问: 电流通过电
10、路时要做功,同时,一般电路都是有电阻的,因此电流通过电路时也要生热.那么,电流做的功跟它产生的热之间,又有什么关系呢1, 纯电阻电路.如下图,电阻R,电路两端电压U,通过的电流强度I.电功即电流所做的功: W=UIt.电热即电流通过电阻所产生的热量: Q=I2Rt由局部电路欧姆定律: U=IR W=UIt=I2Rt=Q电功表达式: W=UIt=I2Rt=(U2/R)/t电功率的表达式: P=UI=I2R=U2/R2非纯电阻电路.如下图,电灯L和电动机M的串联电路中,电能各转化成什么能电流通过电灯L时,电能转化为内能再转化为光能.电流通过电动机时,电能转化为机械能和内能.电流通过电动机M时电功即
11、电流所做的功(电动消耗的电能): W=UIt电热即电流通过电动机电阻时所产生的热量: Q=I2RtW(=UIt)=机械能+Q(=I2Rt)说明: 在包含有电动机,电解槽等非纯电阻电路中,电功仍等于UIt,电热仍等于I2Rt.但电功不再等于电热而是大于电热了. UItI2Rt 电功表达式: W=UItQ=I2Rt电功率表达式: P=UII2R发热功率表达式: P=I2RUI5, 应用欧姆定律须留意对应性。1选定探讨对象电阻R后,I必需是通过这只电阻R的电流,U必需是这只电阻R两端的电压。该公式只能干脆用于纯电阻电路,不能干脆用于含有电动机, 电解槽等用电器的电路。2公式选取的敏捷性。计算电流,除
12、了用外,还常常用并联电路总电流和分电流的关系:I=I1+I2计算电压,除了用U=IR外,还常常用串联电路总电压和分电压的关系:U=U1+U2计算电功率,无论串联, 并联还是混联,总功率都等于各电阻功率之和:P=P1+P2对纯电阻,电功率的计算有多种方法:P=UI=I 2R= 以上公式I=I1+I2, U=U1+U2和P=P1+P2既可用于纯电阻电路,也可用于非纯电阻电路。既可以用于恒定电流,也可以用于交变电流。六, 电阻定律1, 电阻定律R=L/S2, 电阻率是反映材料导电性能的物理量.材料的电阻率随温度的变更而变更;某些材料的电阻率会随温度的上升而变大如金属材料;某些材料的电阻率会随温度的上
13、升而减小如半导体材料, 绝缘体等;而某些材料的电阻率随温度变更微小如康铜合金材料3, 式中是比例常数,它及导体的材料有关,是一个反映材料导电性能的物理量,称为材料的电阻率。1电阻率是反映材料导电性能的物理量。2单位:欧米m4, 纯金属的电阻率小,合金的电阻率较大,橡胶的电阻率最大电阻率小用作导电材料,电阻率大的用作绝缘材料.变更电阻可以通过变更导体的长度,变更导体横截面积或是更换导体材料等途径。5, 材料的电阻率跟温度有关系:各种材料的电阻率都随温度而变更.a,金属的电阻率随温度的上升而增大,用这一特点可制成电阻温度计(金属铂).b,康铜,锰铜等合金的电阻率随温度变更很小,故常用来制成标准电阻
14、.c,当温度降低到肯定零度旁边时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫做超导现象,处于这种状态的物体叫做超导体七, 闭合电路的欧姆定律1闭合电路欧姆定律 =U+U,I=或=IR+Ir,都称为闭合电路欧姆定律。式中:假设电源是几个电池组成的电池组,应为整个电池组的总电动势,r为总内阻,R为外电路总电阻,I为电路总电流强度。应留意:=U+U和=IR+Ir,两式表示电源使电势上升等于内外电路上的电势着陆总和,理解为电源消耗其它形式能使电荷电势上升。IR, Ir理解为在内外电路上电势着陆。也称为电压降2探讨路端电压,电路总电流随外电路电阻变更而变更的规律依据:=U+U, U=Ir, I=,, r不
15、变RI,U, U,当R时,I=0, U=, U=0也称为断路时RI,U, U,当R=0时,I=E/r短路电流强度U=0, U=3在闭合电路中的能量转化关系从功率角度探讨能量转化更有实际价值电源消耗功率有时也称为电路消耗总功率:P总=I外电路消耗功率有时也称为电源输出功率:P出=UI内电路消耗功率肯定是发热功率:P内=I2r I=UI+I2r4电源输出功率随外电路电阻变更关系, r为定值,R为自变量,P出为因变量。P出=UI=R=R,探讨该函数极值可知,R=r时,输出功率有极大值;P出= ,电源输出功率及外阻关系图象如图2所示,Rr时,随R增大输出功率增大,R=r输出功率最大,Rr时,随R增大,
16、输出功率减小。八, 多用电表1, 多用电表运用考前须知:1多用电表在运用前,肯定要视察指针是否指向电流的零刻度。假设有偏差,应调整机械零点;2合理选择电流, 电压挡的量程,使指针尽可能指在表盘中心旁边;3测电阻时,待测电阻要及别的元件断开,切不要用手接触表笔;4合理选择欧姆挡的量程,使指针尽可能指在表盘中心旁边;5换用欧姆档的量程时,肯定要重新调整欧姆零点;6要用欧姆档读数时,留意乘以选择开关所指的倍数;7试验完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于“OFF挡或沟通电压最高挡。长期不用,应将多用电表中的电池取出。2, 欧姆表测量电阻(1)欧姆表构造如下图,G是内阻为R, 满偏电流为Ig的微安
17、表或毫安表R0是调零电阻,电池的电动势为E,内阻为r,黑表笔接电池正极,红表笔接电池负极(2)欧姆表原理 欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成的当红, 黑表笔 间接入待测电阻Rx时,此时通过G表的电流为I,那么:应当留意,欧姆表刻度是不匀称的九, 测电池的电动势和内阻1, 试验:测定电池的电动势和内阻目标:1驾驭试验电路, 试验原理及试验方法2学会用图象法处理试验数据 原理: 依据闭合电路欧姆定律的不同表达形式,可以采纳下面几种不同的方法测E和r (1)由E=U+Ir知,只要测出U, I的两组数据,就可以列出两个关于正, r的方程,从而解出E, r,电路图如下图 (2)由EIR+Ir知,测出I,
18、R的两组数据,列出方程解出E, r,电路图如下图 (3)由正U+Ur/R,,测出U , R两组数据,列出关于E, r的两个方程,电路图如下图 (1) (2) (3) 数据处理 图象法:以I为横坐标,U为纵坐标建立直角坐标系 据试验数据描点假如发觉个别明显错误的数据,应当把它剔除用直尺画一条直线,使尽量多的点落在这条直线上,不在直线上的点能均分两侧,考前须知:(1)为了使电池的路端电压变更明显,电池宜选内阻大些的 (2) 因该试验中电压U的变更较小,为此可使纵坐标不从零开场,把坐标的比例放大,可减小试验误差此时图象及横轴交点不表示短路电流,计算内阻时,要在直线上任取两个相距较大的点,用rU/I计
19、算出电池的内阻r2, 误差分析:用电流表和电压表测电源的电动势和内电阻时,电流表外接和内接两种状况下电动势的测量值及真实值, 电源内阻的测量值及真实值间的关系如何假设采纳上图电路时,可得:假设采纳下列图所示的电路可得:。十, 电池组1, 串联电池组:由于开路时路端电压等于电源电动势,故可用电压表测出串联电池组的电动势串n串联电池组的内电阻:由于电池是串联的,电池的内电阻也是串联的,故串联电池组的内电阻r串=nr故:串联电池组的电动势等于各个电池电动势之和,串联电池组的内电阻等于各个电池内电阻之和。说明:1串联电池组的电动势比单个电池的电动势高,当用电器的额定电压高于单个电池的电动势时,可以串联
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