高中物理知识总结电场精选文档.ppt
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1、高中物理知识总结电场本讲稿第一页,共三十三页1、电流:、电流:(1)电荷的定向移动形成电流,电流的方向规定为)电荷的定向移动形成电流,电流的方向规定为 正电荷的移动方向正电荷的移动方向。负。负电荷的定向移动方向与电流方向相反。电荷的定向移动方向与电流方向相反。(2)定义:)定义:通过导体横截面积的电量通过导体横截面积的电量q跟通过这些电荷量所用的时间跟通过这些电荷量所用的时间t的比值的比值称为电流。称为电流。(3)公式:)公式:I=q/t 单位有:单位有:A,mA,A 换算关系是:换算关系是:1A=103mA=106A 。2、电阻:、电阻:(1)定义:)定义:导体对电流的阻碍作用。导体对电流的
2、阻碍作用。(2)公式:)公式:R=U/I(3)单位:)单位:欧姆欧姆 符号表示:符号表示:。3、欧姆定律:(、欧姆定律:(1)内容:导体中的电流)内容:导体中的电流I跟导体两端电压跟导体两端电压U成正比,跟它的电阻成正比,跟它的电阻成反比。成反比。(2)公式:)公式:I=U/R (3)适用范围:)适用范围:金属导体,电解液溶液金属导体,电解液溶液 。4、电动势(、电动势(E):):(1)物理意义:电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。)物理意义:电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。(2)定义:将电荷量为)定义:将电荷量为q的电荷从电源的一极移动到另一极,非静电
3、力所作的功的电荷从电源的一极移动到另一极,非静电力所作的功W与电荷量与电荷量q的比值,叫做电源的电动势。的比值,叫做电源的电动势。(3)公式:,单位:)公式:,单位:V。(4)电源的电动势等于电源没有接入电路时)电源的电动势等于电源没有接入电路时 电源两极间的电压。电源两极间的电压。本讲稿第二页,共三十三页例例1电流的计算电流的计算(1)在金属导体中,若10s内通过横截面的电量为10C,则导体中的电流为=_A;(2)某电解槽横截面积为0.5m2,若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C,则电解液中的电流为=_A分析解答:(1)根据电流的定义式得到)根据电流的定义式得到10s内通
4、过横截面积的电流为内通过横截面积的电流为1A(2)正负粒子的电量均为)正负粒子的电量均为10库,则库,则10s内通过横截面积的总电量为内通过横截面积的总电量为20C,所以,所以I=q/t=20C/10s=2A例例2关于等效电流的计算关于等效电流的计算氢原子的核外只有一个电子,设电子在离原子核距离为的圆轨道上做匀速圆周运动已知电子电量为e,运动速率为求电子绕核运动的等效电流多大?分析解答:所谓等效电流,就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过所谓等效电流,就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流取电子运动轨道上任一截面,在电子运动一
5、周的时间内,圆周上各处时所形成的电流取电子运动轨道上任一截面,在电子运动一周的时间内,通过这个截面的电量,由圆周运动知识知:通过这个截面的电量,由圆周运动知识知:,根据电流强度的定义式得根据电流强度的定义式得本讲稿第三页,共三十三页例例4关于示波器的电子枪发射的电子电流关于示波器的电子枪发射的电子电流在示波器的示波管中,当电子枪射出的电流达时,电子枪每秒内发射的电子数有多少?电流的方向如何?(已知电子带负电,电荷量 )【解析】在时间内电子枪发射出的电荷量:在时间内电子枪发射出的电荷量:,所以:所以:(个)(个)由于电子带负电,因此电流方向与电子的运动方向相反由于电子带负电,因此电流方向与电子的
6、运动方向相反例例5关于欧姆定律的简单应用关于欧姆定律的简单应用电路中有一段导体,给它加上3V的电压时,通过它的电流为,可知这段导体的电阻为_;如果给它两端加2V的电压,则通过它的电流为_;如果在它两端不加电压,它的电阻为_【解析】由欧姆定律由欧姆定律 得:得:导体的电阻不随所加的电压变化,并与是否通电无关,所以当导体的电阻不随所加的电压变化,并与是否通电无关,所以当U=2V时:时:,在不加电压时,电阻仍为在不加电压时,电阻仍为1500本讲稿第四页,共三十三页例6、关于关于电电流和流和电电阻阻关于电流和电阻,下列说法中正确的是()A电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同B金属导体温度升高时,由
7、于自由电子的热运动加剧,所以电流增大C由可知,一定时,导体的电阻 与 成正比,一定时,与成反比D对给定的导体,比值是个定值,反映导体本身的一种性质【解解析析】电电流流可可以以是是正正电电荷荷定定向向移移动动形形成成,也也可可以以是是负负电电荷荷定定向向移移动动形形成成,电电流流方方向向规规定定为为正正电电荷荷定定向向移移动动的的方方向向,与与负负电电荷荷定定向向移移动动的的方方向向相相反反电电荷荷的的热热运运动动是是无无规规则则的的,不不能能形形成成电电流流电电阻阻是是反反映映导导体体对对电电流流阻阻碍碍作作用用大大小小的的物物理理量量,由由导导体体本本身身决决定定,与与是是否否通通电电无关无
8、关正确正确选项为选项为D D本讲稿第五页,共三十三页例7、关于伏安特性曲线关于伏安特性曲线有两段导体,它们的伏安特性曲线分别为下图中的1、2所示,则两段导体的电阻之比R1:R2=_;当两段导体中的电流相等时,他们的电压之比U1:U2=_;当两段导体两端的电压相等时,通过他们的电流强度之比I1:I2=_【解析】在【解析】在UI图线图线上,上,电电阻等于阻等于图线图线斜率的倒数,斜率的倒数,由欧姆定律得,电流相等时,由欧姆定律得,电流相等时,U1:U2=R1:R2=3:1电压相等时,电压相等时,I1:I2=R1:R2=1:3本讲稿第六页,共三十三页1、电阻定律:、电阻定律:(1)内容:在温度一定的
9、情况下,导体的电)内容:在温度一定的情况下,导体的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成 反反 比。比。(2)公式:)公式:R=L/S 式中的为导体的电阻率。式中的为导体的电阻率。(3)注意)注意R是导体本身属性:跟导体两端电压是导体本身属性:跟导体两端电压和通过电流无关。和通过电流无关。2、电阻率、电阻率电阻率反映材料的性能物理量,国际单位:欧姆电阻率反映材料的性能物理量,国际单位:欧姆米米 符号:符号:本讲稿第七页,共三十三页例例1、关于电阻率的计算、关于电阻率的计算本讲稿第八页,共三十三页例例2、欧姆定律欧姆定律一条粗细均匀的导线长1200m,在其两端
10、加上恒定的电压时,测得通过它的电流为0.5A如剪去一段后,在剩余部分的两端加同样的恒定电压时,通过它的电流为0.6A则剪去的导线长度有多少?解析:由于电压恒定,根据欧姆定律可以算出原导线与剩余部分导线的解析:由于电压恒定,根据欧姆定律可以算出原导线与剩余部分导线的电阻比,再根据电阻定律算出原导线与剩余导线的长度之比,这样就可电阻比,再根据电阻定律算出原导线与剩余导线的长度之比,这样就可以求出剪去的导线的长度设原导线长为,电阻为,剩余部分的长度为以求出剪去的导线的长度设原导线长为,电阻为,剩余部分的长度为,电阻为,根据欧姆定律得:电阻为,根据欧姆定律得:U=IR=IR 根据电阻定律得根据电阻定律
11、得:,由上式可得:由上式可得:由此可知,剪去的长度为由此可知,剪去的长度为:Lx=LL=200m本讲稿第九页,共三十三页例3关于电阻率关于电阻率关于材料的电阻率,下列说法正确的是()A把一根长导线截成等长的三段,则每段的电阻率都是原来的B材料的电阻率随温度的升高而增大C纯金属的电阻率较合金的电阻率小D电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大【解析】电阻率是材料本身的一种电学特性,与导体的长度,横截【解析】电阻率是材料本身的一种电学特性,与导体的长度,横截面积无关,金属材料的电阻率随温度升高而增大,而半导体材料则面积无关,金属材料的电阻率随温度升高而增大,而半导
12、体材料则相反,合金的电阻率比纯金属的电阻车大电阻率大,电阻率大表明相反,合金的电阻率比纯金属的电阻车大电阻率大,电阻率大表明材料的导电性能差,不能表明对电流的阻碍作用一定大,因为物理材料的导电性能差,不能表明对电流的阻碍作用一定大,因为物理全电阻才是反映对电流阻碍作用的大小,而电阻还跟导体的长度、全电阻才是反映对电流阻碍作用的大小,而电阻还跟导体的长度、横截面积有关横截面积有关正确选项为正确选项为C本讲稿第十页,共三十三页例4关于白关于白炽炽灯使用灯使用实际实际伏安特性曲伏安特性曲线线一个标有“220V,60W”的白炽灯泡,加上的电压U由零逐渐增大到220V,在此过程中电压U和电流I的关系可用
13、图线表示,在留给出的四个图中,肯定不符合实际情况的是()解析:解析:白白炽炽灯泡是靠通灯泡是靠通电电的的钨丝钨丝在高在高温下温下发发光的加在灯泡上的光的加在灯泡上的电压电压由零由零逐逐渐渐增大到增大到额额定定电压电压220V220V的的过过程中,程中,通通过钨丝过钨丝的的电电流也随着增大,流也随着增大,单单位位时时间间内内产产生的生的热热量也增大,量也增大,钨丝钨丝不断地不断地升温,他的升温,他的电电阻率增大,由于阻率增大,由于钨丝钨丝的的长长度和横截面度和横截面积积一定,所以一定,所以电电阻在增阻在增大在大在U UI I图图象中,象中,图线图线的斜率表示的斜率表示电电阻的大小,斜卓越大表示阻
14、的大小,斜卓越大表示电电阻越大,阻越大,根据斜率的根据斜率的变变化情况可判断出化情况可判断出A A、C C、D D肯定与肯定与实际实际不符不符本讲稿第十一页,共三十三页例例5由电阻定律判断用电线路短路区由电阻定律判断用电线路短路区如图所示,相距的A、B两地之间,架设两条导线,每条导线的电阻,若在两地间的C处发生短路,现在A端接入电源、电压表和电流表,电压表示数为10V,电流表示数为,求C处离A地多远?【解析】从【解析】从A地到地到C处两根导线的总电阻可由欧姆定律得:处两根导线的总电阻可由欧姆定律得:设设A地到地到C处的距离为,根据电阻定律有:处的距离为,根据电阻定律有:解得:解得:本讲稿第十二
15、页,共三十三页1、电功、电功电功:电功:(1)定义:在电路中,导体中的自由电荷在电场力作用下发生定向移动而形成电流,此过程中电)定义:在电路中,导体中的自由电荷在电场力作用下发生定向移动而形成电流,此过程中电场力对自由电荷所做的功叫电功。场力对自由电荷所做的功叫电功。(2)公式:)公式:W=UIt 单位:单位:焦耳焦耳 符号:符号:J 。2、电功率:(、电功率:(1)定义:电流所做的功跟完成这些功所需时间的比值叫做电功率。)定义:电流所做的功跟完成这些功所需时间的比值叫做电功率。(2)公式:)公式:P=UI 单位:单位:瓦特瓦特 符号:符号:W 。3、电源的功率和效率:、电源的功率和效率:(1
16、)功率:)功率:电源的功率(电源的总功率)电源的功率(电源的总功率)PE=EI 电源的输出功率电源的输出功率P出出=UI 电源内电源内部消耗的功率部消耗的功率Pr=I2r。(2)电源的效率:)电源的效率:(最后一个等号只适用于纯电阻电路)。(最后一个等号只适用于纯电阻电路)。4、焦耳定律:、焦耳定律:(1)内容:电流通过导体产生的热量,跟电流的二次方成反比,跟导体的电阻和通)内容:电流通过导体产生的热量,跟电流的二次方成反比,跟导体的电阻和通电时间成正比。电时间成正比。(2)公式:)公式:Q=I2Rt。(3)根据电流做功与电热的关系可将电路分为纯电阻电路与非纯电阻电路,在纯电阻电)根据电流做功
17、与电热的关系可将电路分为纯电阻电路与非纯电阻电路,在纯电阻电路中电流所做的功全部转化为内能,电功等于电热,即路中电流所做的功全部转化为内能,电功等于电热,即W=Q,在非纯电阻电路和中,电流,在非纯电阻电路和中,电流所做的功部分转化为电热,另一部分转化为其它形式的能量如机械能、化学能等,则所做的功部分转化为电热,另一部分转化为其它形式的能量如机械能、化学能等,则W=Q+E其他其他本讲稿第十三页,共三十三页例题例题1对于纯电阻电路电功率公式的灵活运用对于纯电阻电路电功率公式的灵活运用为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半,应采取下列哪些措施()A、保持电阻不变,使电流减半B、保持电阻不变,使电压减
18、半C、保持电炉两端电压不变,使其电阻减半 D、使电压和电阻都减半本讲稿第十四页,共三十三页例题例题2关于用电器正常工作时的有关物理量的求解关于用电器正常工作时的有关物理量的求解如图所示,灯上标有200W字样,电动机D上标有2000W字样,当在A、B两端加上220V电压时,灯和电动机均正常工作,求:电灯正常工作时的电阻本讲稿第十五页,共三十三页例题例题3关于直流电动机的线圈电阻关于直流电动机的线圈电阻如图所示,用直流电动机提升重物,重物的质量,电源供电电压为110V,不计各处摩擦,当电动机以的恒定速度v=0.9m/s向上提升重物时,电路中的电流为5A,则电动机线圈的电阻为多大?(g取10m/s2
19、)【解析】设电动机线圈的电阻为,由题意可知,电源提供的电能转化为【解析】设电动机线圈的电阻为,由题意可知,电源提供的电能转化为电动机线圈发热而增加的内能和电动机对外输出的机械能,而电动机输电动机线圈发热而增加的内能和电动机对外输出的机械能,而电动机输出的机械能用来增加被提升重物的机械能,由能的转化和守恒得出的机械能用来增加被提升重物的机械能,由能的转化和守恒得 UI=I2R+mgv电动机电阻为:电动机电阻为:本讲稿第十六页,共三十三页例例4关于电流表与电压表在电路中的串接关于电流表与电压表在电路中的串接如图所示,电源电压U=15V不变,电阻R1=2、R2=3、R3=6,则当、a、b间接一只理想
20、电流表时,电流表的读数为_A当a、b间接一只理想的电压表时,电压表的读数为_V【解析】当【解析】当a、b间接电流表时,电路为间接电流表时,电路为R2与与R3并联后再与并联后再与R1串联,电流表的读数为通过的电流,串联,电流表的读数为通过的电流,R2与与R3的并联值:的并联值:当当a、b间接电压表时,电路为间接电压表时,电路为R1与与R2串联,电压表读数串联,电压表读数为为R2两端的电压(两端的电压(R3两端没有电压)两端没有电压)本讲稿第十七页,共三十三页例例5电容器在电路中的连接电容器在电路中的连接【解析】电容器在直流电路中,当电路达稳定状态时,相当于一个断路【解析】电容器在直流电路中,当电
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