物理电学相关知识点归纳及例题详解-79371.pdf

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1、11准备知识要点：了解电阻的定义和影响电阻的因素 2本阶段知识要点：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。了解电阻率与温度的关系。知道闭合电路欧姆定律及其各种表达式。了解路端电压和外电 阻的关系及特殊情况。用控制变量法，探究导体电阻的决定因素，培养学生利用实验抽象 概括出物理规律的能力。理解路端电压与负载的关系并能用来分析电路，体会局部与整体 的关系。3后续知识要点：会用电表测量电阻的大小（一）电阻定律 1探究导体的电阻与它的长度、截面积及材料的定量关系的实验 如图所示，a、b、c、d 是四条不同的金 属导体。在长度、横截面积、材料三个因素方 面，b、c、d 跟 a 相比，

2、分别只有一个因素不 同：b 与 a 长度不同；c 与 a 横截面积不同；d 与 a 材料不同。图中四段导体是串联的，每段导体两端的电压与它们的电阻成正比，因此，用电压表 分别测量 a、b、c、d 两端的电压，就能知道它们的电阻之比。比较 a、b 的电阻之比与它们的长度之比；比较 a、c 的电阻之比与它们的横截面积之 比；比较 a、d 的电阻是否相等。这样就可以得出长度、横截面积、材料这三个因素与电 阻的关系。结论 1：从实验知道，电流与导线的长度成反比，表明导线的电阻与导线的长度成正 比。结论 2：从实验知道，电流与导线的横截面积成正比，表明导线的电阻与导线的横截 面积成反比。2结论 3：从实

3、验知道，电流与导体的材料有关，表明导线的电阻与材料的性质有关。2电阻定律：（1）内容：同种材料的导体的电阻R 跟它的长度L成正比，跟它的横截面积 S 成反 比；导体电组与构成它的材料有关。这就是电阻定律。（2）公式：R=S L 式中是比例常数，它与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为 材料的电阻率。（3）电阻率：电阻率是反映材料导电性能的物理量。单位：欧米（m）材料/m 材料/m 银 1.610-8铁 1.010-7铜 1.710-8锰铜合金 4.410-7铝 2.910-8镍铜合金 5.010-7钨 5.310-8镍铬合金 1.010-6锰铜合金：85%铜，3%镍，12%锰。

4、镍铜合金：54%铜，46%镍。.镍铬合金：67.5%镍，15%铬，16%铁，1.5%锰。（1）从表中可以看出，合金的电阻率大。（2）制造输电电缆时应选用电阻率小的铝或铜来做.制造线绕电阻时应选用电阻率大 的合金来制作。33、电阻率与温度的关系 实验：将日光灯灯丝（额定功率为 8 W）与演示用欧姆表调零后连接成下图电路，观 察用酒精灯加热灯丝前后，欧姆表示数的变化情况。总结：当温度升高时，欧姆表的示数变大，表明金属灯丝的电阻增大，从而可以得 出：金属的电阻率随着温度的升高而增大。电阻温度计的主要构造、工作原理。如图 2.6-5 所示。（二）闭合电路欧姆定律 1整个电路中的能量转化 如图所示，A

5、为电源正极，B 为电源负极。外电路电阻为 R，闭合电路的电流为 I。我们分三部分考虑整个电路中的能量 转化。1在时间 t 内，外电路中电流做功产生的热为 Q 外=I 2 Rt 2内电路与外电路一样，也存在着恒定电场，正电荷也是在静电力的作用下移动 的，这一区域的电阻是内电阻，记为 r。在时间 t 内，内电路中电流做功产生的热为 Q 内=I 2 rt 3BC 和 DA 是化学反应层。设两反应层的电动热之和为 E，则时间 t 内非静电力做 的功为 W=Eq=EIt4根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的 总合，即 W=Q 外+Q 内，所以 EIt=I 2 Rt+

6、I 2 rt 整理后得到 E=IR+Ir 也就是 I=r R E+2闭合电路欧姆定律：闭合电路中的电流强度，跟电源电动势成正比，跟内、外电路电阻之和成反比.这结论 叫做闭合电路欧姆定律.r R E I+=或 E=U 外+U 内3路端电压跟负载的关系 外电路上两端电压叫做路端电压；内电路上的电压降叫做内电压.U 端=E-Ir（1）当外电路电阻 R 增大时，由闭合电路欧姆定律：I=r R+e 可知，I 减小，U 端增 大.当外电路电阻无限大时 I=0，此时 U 端=E.，U 外与 R 的关系可用图（1）所示，去理解.由图（1）可知路端电压 U 外，随着外电路电阻 R 增大而增大.当外电路电阻趋于无

7、穷 大时，路端电压等于电源电动势.0,0,)2(=端 当外电路短路时 U r EI R54路端电压与电流 I 关系图象.由图可知路端电压 U 端随着电流强度增大而减小；直线倾斜程度与内阻 r 有关，内阻 r 越大倾斜的越厉害.直线与纵轴的交点表示电源电动势大小；与横轴的交点表示短路电流.表示其内阻大小 m I E r=5闭合电路中的功率（1）电源消耗的总功率 P 总=I P 总=U 外 I+U 内 I 端 出 外 端 出 电源输出功率 U I P R U P =2:)2(（3）电源内部消耗功率：P 内=I 2 r 或 P 内=EI-P 外.（三）串联电池组、并联电池组.（1）串联电池组 设串联

8、电池组由几个电动势都是 E，内阻都是 r 的相同电池组成.整个电池组的电动势 E 串=nE，电池组的总内阻 r 串=nr.闭合电路欧姆定律为：nr R nE I+=2 36（2）并联电池组：设并联电池组由几个完全相同的电动势为 E，内阻为 r 组成.则 E 并=E n rR E I n rr+=闭合电路欧姆定律为 并,（四）计算电流强度的三条途径.总电流 I 是联系内、外电路的桥梁，是求解闭合电路的关键.（1）利用干路和支路的关系计算.并联支路：I=I1+I2+In.I1R1=I2R2=InRn.（2）利用欧姆定律去计算 r U E I r R EI R UI 外 闭合电路 部分电路-=+=:

9、（3）利用功率与电流强度的关系计算.,.,.)(,2 2 2 内 内 内 内 内 出 出 端 出 总 总 总 总 或 则 为 若电源内阻上的热功率 则 对于纯电阻电路 若电源输出功率 则 对纯电阻电路 若总功率 U P I r P I IU r I P R P I R I P U I P r R P I r R I P E I P P =+=+=7例题 1：一段均匀导线对折两次后并联在一起，测得其电阻为 0.5，导线原来的电阻多 大？若把这根导线的一半均匀拉长为三倍，另一半不变，其电阻是原来的多少倍？分析与解：一段导线对折两次后，变成四段相同的导线，并联后的总电阻为 0.5，设每 段导线的电阻

10、为 R，则 4 R=0.5，R=2，所以导线原来的电阻为 4R=8。若把这根导线的一半均匀拉长为原来的 3 倍，则这一半的电阻变为 49=36，另 一半的电阻为 4，所以拉长后的总电阻为 40，是原来的 5 倍。例题 2：一条粗细均匀的导线长 1200m，在其两端加上恒定的电压时，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？分析与解：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

11、度为,电阻为，根据欧姆定律得：根据电阻定律得；由上式可得，由此可知，剪去的长度为8 例题 3：在相距 40 km 的A、B两地架两条输电线，电阻共为 800，如果在 A、B 间的 某处发生短路，这时接在 A 处的电压表示数为 10 V，电流表的示数为 40 mA，求发生短 路处距 A 处有多远？如下图所示.分析与解：设发生短路处距离A 处有 x 米，据题意知，A、B两地间的距离 l=40 km，电 压表的示数U=10 V，电流表的示数 I=40 mA=4010-3 A,R 总=800。根据欧姆定律 I=R U 可得：A端到短路处的两根输电线的电阻 Rx Rx=3 10 40 10-=I U=2

12、50 根据电阻定律可知：Rx=S x 2 A、B 两地输电线的电阻为R 总，R 总=S l 2 由/得 l x R R x=总解得 x=800 250=l R R x 总40 km=12.5 km9例题 4：如图(12)所示,当滑动变阻器 R3 的滑片 C 向 B 方向移动时,电路中各电表示数如何 变化?(电表内阻对电路的影响不计)分析与解：为了使表述一目了然,可以用符号表示各量的变化趋势:用“”表示量值增大“”表示量值变小，不标箭头表示量值不变，则本题解答过程可表示为：变阻器滑片 C 向 B 移动 R3 R 并 R 外;由全电路欧姆定律 I1=I 总.,:.,/,2 2 2 2 1 3 2

13、2 2 1 2 1 1 1 值的变化趋向 不能直接判断 值的影响是相反的 它们对 而 因 则有 律 若仍用部分电路欧姆定 示数变化的判断 对于电压表 说明 示数变小 故 由并联电路性质 数大 示 故 由 示数变大 故 由 示数变小 故 由 示数增大 故 由 示数减小 故 并 总 并 总 总 U U R I R I U I I I R U I U U U R I U r I E U r R E-=-=-=-=-=+-=小结：闭合电路动态分析的要点:首先要进行电路结构分析,弄清各电表测的是哪段电路的哪个物理量,弄清变阻器电阻变化的情况等;处理好部分和整体的关系,一个电阻的变化可以引起电路中一系列电

14、学量的变化,分析有关电学量变化时,要注意内、外电路的联系及干、支路的联系.最常见的分析思路是，由部分电路电阻变化推广外电路总电阻（R 外）的变化，再由).,:(依据 因后面的分析要以此为 的 也是必须的变化是关键 判断 注意 的变化 讨论 全电路欧姆定律 总 总 外 总I I r R E I+=注意分清不变量和变量，以及这些物量间相互依存的关系，通常应先确定哪些为不变量（如电源电动势 E、内电阻 r 等），再由不变量及有关公式、规律（欧姆定律、串并联电 路特性）讨论变化量.A2 V2 V V1 A1 A3 V210例题 5：把电阻 R1 接到内电阻等于 1的电源两端，测得电源两端电压为 3V如

15、果在电阻 R1 上串联一个 R2=6的电阻，再接到电源两端，测得电源两端电压为 4V求电阻 R1 的 阻值 分析与解：设电源电动势为，内阻为 r根据闭合电路欧姆定律可知，前、后两次的路端 电压分别为 两式相比，得 例题 6：如图示，OBC 为同一直流电源内阻上消耗的热功率 P 内随电流变化的图线，OAC 为直流电源总功率 P 总随电流变化的图线，则 AB 段表示的功率_W，当 I=2A 时，对应的外电阻_.分析与解：C 点表示电源内部消耗功率与电源的总功率相同，只有在短路时才成立.P 总=IE=I 2 r=911W P P r A A 6 3 2 9.1 9 9 =W=总 总AB 线表示输出功率 P 出=PA 总-I 2 r=6-2 2 1=2W W=5.0 2 2 2 2 外 外 出 R R I P