物理电学相关知识点归纳及例题详解-69693.pdf

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1、11准备知识要点：了解电源、电流、电压等概念 2本阶段知识要点：理解电源的形成过程、掌握恒定电场和恒定电流的形成过程、掌握 电动势的概念及表达式、掌握欧姆定律及其适用范围，正确理解电阻概念、知道导体的伏 安特性曲线 3后续知识要点：串、并联电路电流、电压、功率特点 4拓展知识要点：知道线形和非线性元件（一）电源和电流：1电源：有 A、B 两个导体，分别带正、负电荷。从上一章的内容可以知道，它们的 周围存在着电场。如果在它们之间连接一条导线 R，如下图所示，导线 R 中的自由电子便 会在静电力的作用下定向运动，B 失去电子，A 得到电子，周围电场迅速减弱，A、B 之间 的电势差很快消失，两导体成

2、为一个等势体，达到静电平衡。在这种情况下，导线 R 中的 电流只是瞬时的。倘若在 A、B 之间连接一个装置 P（如下图所示），它能源源不断地把经过导线 R 流到 A 的电子取走，补充给 B，使 A、B 始终保持一定数量的正、负电荷，这样，A、B 周 围的空间（包括导线之中）始终存在一定的电场，A、B 之间便维持着一定的电势差。由 于这个电场，导线中的自由电子就能不断地在静电力作用下由 B 经过 R 向 A 定向移动，使 电路中保持持续的电流。如下图所示，能把电子从 A 搬运到 B 的装置 P 就是电源（power source）。2恒定电场：稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。它的

3、基本性质 与静电场相同。3电荷定向移动形成电流。24电流形成的条件：（1）有可移动的自由电荷（导体中的自由电子）。（2）导体两端存在电压，在导体内建立电场，自由电荷在电场力作用下定向移动形 成电流。5电流强度（1）电流强度是表示电流强弱的物理量。（2）电流强度定义：通过导体横截面的电量 q，跟通过这些电量所用的时间 t 的比值，称为电流强度。单位：安培“A”。1mA=10-3 A,1A=10-6 A。（3）方向不随时间改变的电流叫做直流电，方向和强弱都不随时间改变的电流叫做 恒定电流。（4）规定正电荷移动的方向为电流方向。注意：电流强度虽有大小、方向，但电流 强度是标量，因此不遵从平行四边形法

4、则。（二）电源电动势 1电源的概念（1）电源是把其他形式能转化为电能的装置.维持电路两端有电压.（2）电源供电原理：在电源内部非静电力做功，把其他形式能转化为电能，在电源 外部电路，电场力做功，把电能转化为其他形式能.2电源电动势：（1）电动势是描述电源把其他形式能转化为电能本领的物理量.是描述电源本身性质 的物理量，与外电路的情况无关.在电源内部非静电力移动单位电荷做功越多，则电动势越 大.（2）电源电动势在数值上等于电源没接入电路时，两极间电压.当电源接入电路时有 E=U 外+U 内.电动势用符号“E”表示，单位：伏特“V”（三）关于对欧姆定律的理解 1导体中的电流强度 I，跟导体两端电压

5、 U 成正比，（即 IU）跟导体电阻成反 比。注意：导体中电流强度 I，与这段导体两端电压成正比，与这段导体的电阻成反比。千 万不要乱代公式。2电阻：.,:电阻叫做碍作用的强弱 它反映了导体对电流阻 是一个定值 的值 同一导体 I U R =电阻的单位：欧姆（）千欧（K）和兆欧（M），1K=103；1M=106。t qI=R UI=:公式33导体的伏安特性.,.1,1 2 2 1 2 2 1 1 R R tg tg tg k tg K ctg K R U I =-a a a a a Q 斜率 表示性曲线斜率的倒数 导体的电阻可用伏安特 图形中 在 4对于金属导体，在温度没有显著变化时，电阻是不

6、变的，它的伏安特性曲线是通 过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的元件叫做线性元件，而气态导体和半导体元件的 电流与电压不成正比，它的伏安特性曲线是曲线（如图所示），这种元件叫做非线性元 件。例题 1：关于导线中的电场，下列说法正确的是（）A导线内的电场线可以与导线相交 B导线内的电场 E 是由电源电场 E0 和导线侧面堆积电荷形成的电场 E叠加的结果 C导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态 D导线中的电场是静电场的一种 解析：导线中的电场是由电源电场 E0 和导线侧面感应电荷形成的电场 E叠加的结果，叠 加后电场线保持和导线平行，使自由电子在静电力作用下沿导线发生定向移动，形成

7、电 流，故选项 B 正确，虽然恒定电场与静电场的基本性质相同，但导线中的电场是一种稳恒 的电场，它处于动态平衡，但不是静电场。答案：B4例题 2：在截面积为 0.5m2 的电解液中，（1）若 5s 内沿相反方向通过此横截面积的正、负离子的电量均为 5 c 则电解液中的电流强度为_A。（2）若 5 s 内达阳极的负离 子和达阴极的负正子的电量均 5c 则电流强度为_。分析与解：负离子向相反方向定向移动形成的电流方向相同，所以 q 应为正、负离子带电量绝对 值之（2）对阳极进行讨论：根据电解液导电原理得知到达阳极的电荷只有负离子，则：小结：用 I=q/t 计算电流时，选定截面，弄清楚是一种电荷还是

8、两种电荷定向移动形成的 电流，从而确定 q 的大小，是用 解题的关键。例题 3：氢原子中，核外电子（质量为 m,电量为 e）绕核做匀速圆周运动（其半径为 r）可视为等效的环形电流，则环形电流的电流强度为多大？分析与解：由做匀速圆周运动规律可得：t qI=因正并非单位面积的电量 通过截面的电量 跟据电流强度的定义式,.:)1(t q I=.2 5 5 2:.A t q I=故 和 A t q I c q A t q I 1 5 2 5 2 2.2 5 ,:.1 5 5=所以 但正、负离子带电量 过 离子穿即有正离子通过也有负 体截面讨论 或对阴极阳极中间的液)(*为圆运动的周期 T T q t

9、q I=.2 2)(4 2 2 2 2 2 mr k r e T eI k mr e r T K r T m r e k F r m F p p p w=故 为静电常量 向 向5例题 4：如图所示是两个电池外壳上的说明文字。某型号进口电池 某型号国产电池 RECHARGEABLE 1.2V 500mAh STANDARD CHARGE 15 h at 50 mA GNY 0.6(KR-AA)1.2V 600mAh RECHARGEABLE STANDARD CHARGE 15 h at 60 mA 上述进口电池的电动势是_V，上述国产电池最多可放出_mAh 时的 电荷量，若该电池平均工作电流为

10、 0.03A，则最多可使用_h。分析与解：由说明文字容易判断电池的电动势 E=1.2V、容量 600 mAh=0.6Ah 由于 I=，所以国产电池的使用时间为 t=答案：1.2 600 20 例题 5：如图（3）所示，图象对应两个导体（1）、电阻 R1，R2 为_ _（2）若电阻中的电流强度相等（不等于零）电压之比为_；（3）两导体的电压相等（不等于零）时，电流强度之比为_。分析与解：（2）由欧姆定律得，U1=I1R1 U2=I2R2 由于 I1=I2，所以 U1：U2=R1：R2=3：1 小结：分析 IU 图线或 UI 图象时，关键是明确图线斜率 k 的意义，k=R1,还是 I/mA t q

11、 h A h A I q 20 03.0 6.0=,1.)1(所以图象中因为在 t U ctg k R U I D D=-J W=W=-3 2 10 15 10 10 2 10 5 10 10 3 3 2 3 3 1 R R.3:1:)3(1 2 2 1 2 1 2 2 2 1 1 1=R R I I U U R UI R UI 所以 由欧姆定律得 Q.1 R k=6 例题 6：有一条横截面积 S=1mm 2 的铜导线，通过的电流 I=1A。已知铜的密度=8.9 10 3 kg/m 3，铜的摩尔质量 M=6.410-2 kg/mol，阿伏加德罗常数 NA=6.0210 23 mol-1，电子的

12、电量 e=-1.610-19 C。在这个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电 子。求铜导线中自由电子定向移动的速率。解：设自由电子在导线内定向移动的速率是 v。取一段导线（所图所示），自由电子从它的左端定向移动到右端所用的时间记为 t，则这段导线的长度为 vt，体积为 vtS、质量为vtS。这段导线中的原子数为 由于导线中每个铜原子贡献一个自由电子，所以这段导线中的自由电子数目与铜原子 的数目相等，也等于 n。因为时间 t 内这些电子全部通过右端横截面，因此通过截面的电荷量是 q=ne=把这个式子代入 I=，得 I=从中解出 v=代入数值后 v=7.510-5m/s 按照这个例题得出的速率，自由电子通过一条 1m 长的导线需要 3 个多小时！这与我 们平时开关电灯时的事实似乎不符。实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建 立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整 个电路也就几乎同时形成了电流。A N M vtS n r=e N M vtS A r t q M e vSN A r e SN IM A r