高中物理基础复习部分电路欧姆定律电功电功率精选PPT.ppt
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1、关于高中物理基础复习部分电路欧姆定律电功电功率现在学习的是第1页,共17页 (1)由由I=nqSv可以看出,导体横截面积越大的位置,自由电荷定可以看出,导体横截面积越大的位置,自由电荷定向移动的速率越小。向移动的速率越小。(2)公式公式I=nqSv是由是由I=Q/t推导出来的,适合于从微观出发研究电推导出来的,适合于从微观出发研究电流的形成,其中流的形成,其中n为导体单位体积内的自由电荷数。为导体单位体积内的自由电荷数。3.正确理解正确理解R=l/S和和R=U/I的区别的区别R=l/SR=U/I区别区别电阻的决定式电阻的决定式电阻的定义式电阻的定义式理解理解R由由、l、S共同决定共同决定R与与
2、U、I均无关均无关适用条件适用条件任何导体任何导体金属电解液金属电解液现在学习的是第2页,共17页【例例1】如图所示为某种带有一价离子的水溶液中,正负离子在定向移动,方向如图。如图所示为某种带有一价离子的水溶液中,正负离子在定向移动,方向如图。如果测得如果测得2 s内有内有1.01018个正离子和负离子通过溶液内部的横截面个正离子和负离子通过溶液内部的横截面M,试问:溶,试问:溶 液中电流的方向如何?电流多大?液中电流的方向如何?电流多大?本题的关键是正确把握电流定义式本题的关键是正确把握电流定义式I=q/t中电量的含义,注意两方面的理解:中电量的含义,注意两方面的理解:(1)q是通过横截面的
3、电量,该是通过横截面的电量,该“横截面横截面”未必一定是单位横截面;未必一定是单位横截面;(2)负离子的定向移动等效看作是正离子反方向的定向移动。当异种电荷反方向通过某一个横截面时,负离子的定向移动等效看作是正离子反方向的定向移动。当异种电荷反方向通过某一个横截面时,q=|q1|+|q2|;当异种电荷同方向通过某一个横截面时,;当异种电荷同方向通过某一个横截面时,q=|q1|-|q2|。【解析解析】水溶液导电是靠自由移动的正负电荷,它水溶液导电是靠自由移动的正负电荷,它们在电场的作用下向相反方向定向移动。电学中规定,们在电场的作用下向相反方向定向移动。电学中规定,电流的方向为正电荷定向移动的方
4、向,所以溶液中电流电流的方向为正电荷定向移动的方向,所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同,即由的方向与正离子定向移动的方向相同,即由A指向指向B。每个离子的电荷量为每个离子的电荷量为1e=1.610-19 C。该水溶液导。该水溶液导电时负电荷由电时负电荷由B向向A运动,负离子的定向移动可以等效看作是正离子反方向的定向移动。运动,负离子的定向移动可以等效看作是正离子反方向的定向移动。所以,一定时间内通过横截面的电量应该是正负两种离子电荷量的绝对值之和。所以,一定时间内通过横截面的电量应该是正负两种离子电荷量的绝对值之和。I=q/t=(q1+q2)/t=(1.010181.610-19+
5、1.010181.610-19)/2 A=0.16 A。电流的计算电流的计算现在学习的是第3页,共17页 【例例2】材料的电阻率材料的电阻率 随温度变化的规律为随温度变化的规律为=0(1+t),其中其中 称为电阻温度系数,称为电阻温度系数,0是材是材料在料在t=0时的电阻率。在一定的温度范围内时的电阻率。在一定的温度范围内 是与温度无关的常量。金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如是与温度无关的常量。金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温度系数。碳等则相反,具有负温度系数。利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻
6、值在一定温度范围内不随温度变化利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。已知:在的电阻。已知:在0 时,铜的电阻率时,铜的电阻率 为为1.710-8 m,碳的电阻率为,碳的电阻率为3.510-5 m;在;在0 附近,铜的电阻温度系数为附近,铜的电阻温度系数为3.910-3-1,碳的电阻温度系数为,碳的电阻温度系数为-5.010-4-1。将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0 m的导体,要求其电阻在的导体,要求其电阻在0 附近不随温度变化,附近不随温度变化,求所需碳棒的长度求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的忽略碳棒
7、和铜棒的 尺寸随温度的变化尺寸随温度的变化)。电阻定律的应用电阻定律的应用现在学习的是第4页,共17页 【解析解析】设所需碳棒的长度为设所需碳棒的长度为l l1 1,电阻率为,电阻率为 1 1,电阻温度系数为,电阻温度系数为 1 1;铜棒的长度为;铜棒的长度为l l2 2,电阻率为,电阻率为 2 2,电阻温度系数为,电阻温度系数为 2 2。由题意,得。由题意,得 1=1=10(1+10(1+1 1t t)2=2=20(1+20(1+2 2t t)式中式中 1010、2020分别为碳和铜在分别为碳和铜在0 0 时的电阻率。时的电阻率。设碳棒的电阻为设碳棒的电阻为R R1 1,铜棒的电阻为,铜棒的
8、电阻为R R2 2。根据电阻定律,有。根据电阻定律,有 R R1=1=1 1l l1/1/S S R R2=2=2 2l l2/2/S S 其中其中S S为碳棒和铜棒的横截面积。为碳棒和铜棒的横截面积。碳棒与铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为碳棒与铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为 R R=R R1+1+R R2 2 l l0=0=l l1+1+l l2 2 式中式中l l0=1.0 m0=1.0 m 由由得得 R R=1010l l1/1/S S+2020l l2/2/S S+(+(1010 1 1l l1+1+2020 2 2l l2)/2)/S S t t 要使要使R R不随不随
9、t t变化,变化,式中式中t t的系数必须为零,即的系数必须为零,即 1010 1 1l l1+1+2020 2 2l l2=0 2=0 由由两式,有两式,有 l l1=1=2020 2/(2/(2020 2-2-1010 1)1)l l0 0 代入数据得代入数据得l l1=3.810-3 m1=3.810-3 m。本题考查重点是电阻定律及其应用,考查了利用题叙述材料进行推理能力及应用数学知识解决问题的能力。本题考查重点是电阻定律及其应用,考查了利用题叙述材料进行推理能力及应用数学知识解决问题的能力。现在学习的是第5页,共17页考点考点2 部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律 1.对部分电路欧姆定
10、律的理解对部分电路欧姆定律的理解 (1)适用范围:适用范围:适用于金属、电解液等纯电阻导电,对于气体导电、含有电动机、电适用于金属、电解液等纯电阻导电,对于气体导电、含有电动机、电风扇等非纯电阻导电则不适用。风扇等非纯电阻导电则不适用。(2)欧姆定律不同表达式的物理意义欧姆定律不同表达式的物理意义 I=U/R是欧姆定律的数学表达式,表示通过导体的电流是欧姆定律的数学表达式,表示通过导体的电流I与电压与电压U成正比,与电阻成正比,与电阻R成反比,常成反比,常用于计算一部分电路加上一定电压时产生的电流。此公式是电流的决定式,反映了电流用于计算一部分电路加上一定电压时产生的电流。此公式是电流的决定式
11、,反映了电流I与电压与电压U和电阻和电阻R的因果关系。的因果关系。公式公式R=U/I是电阻的定义式,它表明了一种量度电阻的方法,不能错误地认为是电阻的定义式,它表明了一种量度电阻的方法,不能错误地认为“电阻跟电阻跟电压成正比,跟电流成反比电压成正比,跟电流成反比”,对于给定的导体,其电阻是一定的,和导体两端是否有电压,对于给定的导体,其电阻是一定的,和导体两端是否有电压,导体中是否有电流无关。也就是说导体中是否有电流无关。也就是说R=U/I仅是电阻的测量式,而仅是电阻的测量式,而R=l/S才是电阻的决定式。才是电阻的决定式。在应用欧姆定律之前,首先要判断电路中的元件是否为纯电阻,如整个电路中既
12、在应用欧姆定律之前,首先要判断电路中的元件是否为纯电阻,如整个电路中既有纯电阻又有非纯电阻,则只有纯电阻才适用欧姆定律。有纯电阻又有非纯电阻,则只有纯电阻才适用欧姆定律。现在学习的是第6页,共17页 要区分要区分I-U图线还是图线还是U-I图线。图线。对线性元件:对线性元件:R=U/I=U/I;对非线性元件;对非线性元件R=U/I U/I,应注意,线性元件不同状态时,应注意,线性元件不同状态时比值不变,非线性元件不同状态时比值不同。比值不变,非线性元件不同状态时比值不同。(1)图线图线ab表示线性元件。图线表示线性元件。图线cd表示非线性元件。表示非线性元件。图象的斜率表示电阻的倒数,斜率越大
13、,电阻越小,故图象的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小,故RaQ (UItI2Rt)在非纯电阻电路中,在非纯电阻电路中,(U2/R)t既不能表示电功,也不能表示电热,既不能表示电功,也不能表示电热,因为欧姆定律不再成立。因为欧姆定律不再成立。现在学习的是第12页,共17页 2.电功率与热功率电功率与热功率 (1)在纯电阻电路中,电功率等于热功率,即在纯电阻电路中,电功率等于热功率,即 P=U/I=I2R=U2/R。(2)在非纯电阻电路中,电功率包含热功率,在非纯电阻电路中,电功率包含热功率,P=UI为电功为电功率,率,P=I2R为热功率,有为热功率,有PP。总之,从能量守恒的角度看,电功是
14、电能转化为其他总之,从能量守恒的角度看,电功是电能转化为其他形式的能的总和,电热是电能中仅转化为内能的部分,二形式的能的总和,电热是电能中仅转化为内能的部分,二者不同。者不同。3.用电器的额定功率和实际功率用电器的额定功率和实际功率 (1)用电器正常工作条件下所加的电压叫做额定电压,额用电器正常工作条件下所加的电压叫做额定电压,额定电压时消耗的功率是额定功率,即定电压时消耗的功率是额定功率,即P额额=I额额U额额。(2)实际功率是指用电器在实际电压下消耗的功率,实际功率是指用电器在实际电压下消耗的功率,即即P实实=I实实U实实,P实实不一定等于不一定等于P额额,若,若U实实U额额,则,则P实实
15、P额额,用电器可能被烧毁。用电器可能被烧毁。现在学习的是第13页,共17页 (1)不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路,不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路,当电动机不转动时,仍为纯电阻电路,欧姆定律仍适用,当电动机不转动时,仍为纯电阻电路,欧姆定律仍适用,电能全部转化为内能。只有电动机转动时为非纯电阻电电能全部转化为内能。只有电动机转动时为非纯电阻电路,路,UIR,欧姆定律不再适用,大部分电能转化为机,欧姆定律不再适用,大部分电能转化为机械能。械能。(2)某些纯电阻如电灯泡在额定电压下工作时和某些纯电阻如电灯泡在额定电压下工作时和低于额定电压下工作时的电阻不同。低于额定电压下工作时的
16、电阻不同。现在学习的是第14页,共17页电功、电功率的计算电功、电功率的计算【例例5】有一个直流电动机,把它接入有一个直流电动机,把它接入0.2 V电压的电路中,电动机不转,测得流过电动机的电电压的电路中,电动机不转,测得流过电动机的电 流是流是0.4 A;若把电动机接入;若把电动机接入2.0 V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1.0 A。求。求 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,电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,电 动机的发热功率是多大?动机的发热功率是多大?(1
17、)当电动机不转时,电动机为纯电阻当电动机不转时,电动机为纯电阻R=U/I,P热热=UI。(2)当电动机转动时,电动机为非纯电阻,当电动机转动时,电动机为非纯电阻,RU/I,P热热=I2RUI。【解析解析】当电动机接入电压为当电动机接入电压为0.2 V的电路时,电动机不转,此时电动机仅相当于纯电阻,的电路时,电动机不转,此时电动机仅相当于纯电阻,由欧姆定律得电动机内阻由欧姆定律得电动机内阻r=U1/I1=0.2/0.4 =0.5 。当电动机接入当电动机接入2.0 V电路中时,电动机正常工作,输入给电动机的功率电路中时,电动机正常工作,输入给电动机的功率 P=U2I2=2.01.0 W=2.0 W
18、 电动机内阻消耗的热功率电动机内阻消耗的热功率 P热热=I22r=(1.0)20.5 W=0.5 W 所以电动机正常工作时的输出功率所以电动机正常工作时的输出功率P出出=P-P热热=2.0 W-0.5 W=1.5 W 如果在电动机正常工作时转子突然被卡住,则电动机相当于纯电阻,发热功率如果在电动机正常工作时转子突然被卡住,则电动机相当于纯电阻,发热功率P热热=U22/r=8 W。现在学习的是第15页,共17页;http:/ 中粮礼品册 中粮礼品卡册官网 中粮礼品券;http:/ 中粮礼品册 中粮礼品卡册官网 中粮礼品券;http:/ 春节礼品卡团购 中粮礼品卡 首农集团礼品卡团购;.三块消息而
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