高二物理__第2章恒定电流复习总结

发布时间：2020-03-02 23:44:09 来源：范文大全收藏本文下载本文手机版

高二物理第2章恒定电流复习

一．知识要点

（一）导体中的电场和电流、电动势 1.导体中的电场和电流

（1）电源：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。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。（在这一过程中，自由电子所受电场力的方向与运动方向相反，故需要电源提供一个非静电力的作用，使自由电子在非静电力的作用下克服电场力做功，从而将其他形式的能转化为电能）

（2）导线中的电场：当导线内的电场达到动态平衡状态时，导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。因为电荷的分布是稳定的，由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。

（3）电流

○概念：电荷的定向移动形成电流。

○电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向。

○定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值。定义式：I

36Q t○单位：安培（A），1 A =10mA = 10µA ○电流强度是标量。 ○电流的种类

① 直流电：方向不随时间而改变的电流。直流电分为恒定电流和脉动直流电两类：其中大小和方向都不随时间而改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电。

② 交流电：方向和大小都随时间做周期变化的电流。 2．电动势

（1）物理意义：表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小。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。

（2）定义：在电源内部非静电力所做的功W与移送的电荷量q的比值，叫电源的电动势，用E表示。定义式为：E = W/q

注意：① 电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。

②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。

③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

① 电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。 ② 内阻（r）:电源内部的电阻。

③ 容量：电池放电时能输出的总电荷量。其单位是：A·h，mA·h.注意：对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小。

（二）部分电路欧姆定律，电路的连接，电功、电功率、电热，电阻定律 1．部分电路欧姆定律

（1）电阻（电阻是描述导体的性质）

① 定义：导体两端的电压和通过导体中的电流的比值，定义式 R =U/I ② 物理意义：表示导体对电流的阻碍作用。

36③ 单位：欧姆（Ω） 1MΩ = 10kΩ = 10Ω （2）电压（又叫电势差）

电流通过电阻R时，电阻两端的电势差值，又叫电势降落，其大小U =IR。（3）欧姆定律:（反映一段导体电流、电压、电阻的关系）

1 导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻成反比。即I=U/R 欧姆定律的适应范围：金属导体、电解质溶液；不含电源的部分电路，即纯电阻电路。（4）导体的伏安特性曲线

① 伏安特性曲线：常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，而画出的I—U图象。

② 线性元件（伏安特性曲线通过坐标原点的直线）和非线性元件（伏安特性曲线通过坐标原点的曲线）

③ 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线

电路连接如图。变阻器采用限流接法，或分压接法。分压接法可以使电压U能从零开始调整。（3）决定电阻的因素 2．电路的连接（1）串联电路

①电路中各处的电流强度相等。II1I2I3

②电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和UU1U2U3 ③串联电路的总电阻，等于各个电阻之和。RR1R2R3 ④电压分配：U1R1U1U2R2UR1 3R3⑤功率分配：P1R1P2RPRP2R ⑥n个相同电池（E、r）串联：En = nE rn = nr （2）并联电路

① 并联电路中各支路两端的电压相等。UU1U2U3

② 电路中的总电流强度等于各支路电流强度之和。II1I2I3 ③ 并联电路总电阻的倒数，等于各个电阻的倒数之和。 1R1R1R1 对两个电阻并联有：R=R1R2/（R1+R2） 12R3④电流分配：I11:I2:I3R:1:1: 1R2R3⑤功率分配：P11:P2:P3:R:1:1: 1R2R3⑥n个相同电池（E、r）并联：En = E rn =r/n 讨论问题：

①几个相同的电阻并联，总电阻为一个电阻的几分之一； ②若不同的电阻并联，总电阻小于其中最小的电阻；

③若某一支路的电阻增大，则总电阻也随之增大；

④若并联的支路增多时，总电阻将减小；

⑤当一个大电阻与一个小电阻并联时，总电阻接近小电阻。（3）电压表和电流表

①表头：表头就是一个电阻，同样遵从欧姆定律，与其他电阻的不同仅在于通

过表头的电流是可以从刻度盘上读出来的。 ②描述表头的三个特征量：电表的内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug，它们之间的关系是Ug=IgRg，因而若已知电表的内阻Rg，则根据欧姆定律可把相应各点的电流值改写成电压值，即电流表也是电压表，本质上并无差别，只是刻度盘的刻度不同而已。因此，电表若串联使用即为电流表，并联使用即为电压表。

③电表改装和扩程：要抓住问题的症结所在，即表头内线圈容许通过的最大电流(Ig)或允许加的最大电压(Ug)是有限制的。

要测量较大的电压(或电流)怎么办?---- 利用电阻（串联、并联）来分压(或分流)。分压(或分流)电阻的阻值如何确定?---请推导出有关的公式。 3．电功、电功率、电热（1）电功

概念：电场力对电荷所做的功，常说成电流的功，简称电功。公式：W =UIt 6单位：在国际单位制中是焦耳J，实用单位是度KWh，1KWh=3.6×10J （2）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功率。

3公式：P =UI 单位：瓦（W） 1KW=10W （3）电热（焦耳定律）

2定义：电流通过导体时所产生的热量。公式：Q =IRt（焦耳定律）单位：焦耳（J） 4.电阻定律

（1）电阻定律:同种材料的导体，其电阻R与导体的长度L成正比，与它的横截面积S成反比；导体的电阻与构成它的材料有关。写成公式 RL s（2）——材料的电阻率（描述导体材料的性质），跟材料和温度有关；各种材料的电阻率一般随温度的变化而变化；对金属，温度升高，增大。

（3）电阻测量（探究）

电路用课本P58图2。6-2（自己画出）

变阻器采用分压接法，以便能获得多组实验数据，以使R的测量更准确；电流表采用外接法或内接法（根据实际情况而定，应考虑电流表和电压表的内阻，即电流表的分压作用和电压表的分流作用），以减少实验的系统误差。

（三）闭合电路的欧姆定律

1．闭合电路欧姆定律的三种表达式：E = IR + Ir，E = U内+ U外，以及I = E/（R+r）

注意：①前两个表达式与第三式还是有区别的。前两式主要表达的是因消耗其他形式能量而产生的电势升高E通过外电路R和内电路r而降落。

②第三式主要回答了电路中的电流与哪些因素有关。另外，第一式和第三式只适用于外电路是纯电阻的条件下，而第二式却不需要这样的条件。

③闭合电路欧姆定律中的R是外电路的总电阻（负载）。 2.路端电压

（1）定义：电源两极间的电压。又叫外电压或输出电压

（2）求法：① UIR（限于外电路为纯电阻） ② UEIr 3．路端电压与负载变化的关系

3 根据I=E/（R+r）, U内=Ir，E=U内+U外,当E、r一定时： RIU内U

外电路电阻剧R｛R,I0,U内0,U外E(断路) RIU内U

R0，IE/r,U内E,U外0(短路) 4．多用电表（1）欧姆表

①基本构造：由电流表、调零电阻、电池、红黑表笔组成。（内电路请自己画出） ②原理：利用闭合电路欧姆定律即可找到I与R的关系，变形即可得R与I的关系。

注意：欧姆表实际上是由电流表改装而成。首先，电流表和电压表测量的是电压和电流，故改装时不需要提供新的电源，而欧姆表是用电流表来测量电阻，故必须提供一个电源。其次，由闭合电路欧姆定律，在电路中的电流的大小与电阻又是一一对应关系，且R增大时，电流减小，故电流表的电流从满偏至零对应于电阻从零到无穷大，只要抓住该对应关系，即可将电流表改装成欧姆表。（3）多用电表

①内部结构：都是在电流表的基础上增加电路而实现新的功能。因此电流表是公共部分，要实现不同的功能只需让电流表与不同的附加电路相连即可，利用一个选择开关即可实现。

②多用电表的外形图，由两部分构成，上半部分为表盘，下半部分是选择开关，即功能开关。

③使用方法：

将选择开关旋转到电压档（V）---------测电压将选择开关旋转到电流档（mA）-------测电流将选择开关旋转到欧姆档（）--------测电阻欧姆表的使用方法：

○根据被测电阻的大致值，将选择开关旋转到相应的倍率上；【注意】欧姆表测电阻时，指针越接近半偏位置，测量结果越准确。 ○调零：将红、黑表笔短接，调节调零旋钮使指针0处。

○测量：将被测电阻跨接在红、黑表笔间。 ○读数：测量值 = 表盘指针示数×倍率

【注意】不要用手接触电阻的两引线；若发现指针偏角太大或太小应换用倍率较小或较大的档；且每次换档必需重新调零。

○整理：测量完毕，将选择开关旋转到OFF档或交流最大电压档，拨出表笔，若长期不用应取出电池。 5.测定电池的电动势和内电阻

实验原理：用电流表和电压表测出电流和路端电压，再用闭合电路欧姆定律求出电池的电动势和内电阻。

测定电池的电动势和内电阻

通过这个实验，应掌握用图象处理数据，从而测定电池的电动势和内电阻的方法。

注意事项：

4 ①在实验时，应注意以下几点：

为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(或与电池串联一个几欧的电阻充当内阻)，这是因为路端电压U=E/（1+r/R），当r《R时，U≈E，从而造成U没有变化，不方便读数，也不方便作图；

实验中不要将I调得过大，每次读完立即切断电源，且最好使，值由大到小顺序变化，使实验过程中E和r的值较稳定；

要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些。

②在画U-I图线时，要尽量使多数点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不考虑。这样，就可减小偶然误差，提高测量精度。干电池内阻较小时U的变化较小，可以通过将I轴向U轴的正方向平移的方法来使图线更完整，图线斜率的绝对值仍是电池的内阻。

③造成实验误差的主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些。作图不准确也会造成偶然误差。

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情况下电动势的测量值与真实值、电源内阻的测量值与真实值间的关系如何? 若采用如图甲电路时，根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir，两次测量的方程为： E测=U1+I1r测 E测=U2+I2r测

解得：E测I2U1I1U2UU2 r测1 甲

I2I1I2I1若考虑电流表和电压表的内阻，对图所示电路应用闭合电路欧姆定律有：

EU1I1rI1RA EU2I2rI2RA

式中，E和r为电动势和内阻的真实值。解得：EI2U1I1U2UU2 , r1RA 比较得：E测E,r测r

I2I1I2I1若采用图乙所示的电路（A与变阻器串联）。同样考虑电流表和电压表的内阻，应用闭合电路欧姆定律有：

EU1I1U1/RVr，

EU2I2U2/RVr 乙

解得：EI2U1I1U2U1U2，r

(I2I1)(U1U2)/RV(I2I1)(U1U2)/RV比较得：EE测,rr测。

（四）简单的逻辑电路

主要应了解“与”逻辑、“或”逻辑和“非”逻辑的意义，理解条件与结果之问的关系，以及这些逻辑关系的真值表。关于如何实现这些逻辑关系，则不需要掌握。二.重、难点突破

1.电解液导电时，用公式Iq/t求电流强度时应注意：I

q1q2t。

5 由于正负离子向相反方向定向移动，形成的电流方向是一致的，所以III。

例如：在1s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带电量为0.5C，向左迁移的负离子所带的电量也为0.5C，那么，电解槽中电流强度的大小应为Iq1q2t

0.50.50.50.51A，而不是I0。 11UL2.公式R是电阻的定义式，而R是电阻的决定式，R与U成正比或R与I成反比的说Is法都是错误的，导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定，一旦导体给定，即使它两端的电压U0，它的电阻仍然存在。

3.注意电功和电热的区别（注意运用能量观点）

（1）纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的。如：电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯等。

（2）非纯电阻用电器：电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是不可避免的热能损失。如：电解槽、电动机、日光灯等。

U2t，同理在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即WUItIRtR2U2PUIIR。在非纯电阻电路中，电路消耗的电能UIt分为两部分，一部分转化为热能，另R2一部分转化为其它形式的能（如电流通过电动机时，电能转化为机械能）。这里WUIt不再等于QI2Rt，应该是WE其它Q，电功就只能用WUIt计算，电热就只能用QI2Rt计算。

4.额定功率与实际功率

额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定功率，流经它的电流就是它的额定电流。

如果用电器在实际使用时，加在其上的实际电压不等于额定电压，它消耗的功率也不再是额定功率，在这种情况下，一般可认为用电器的电阻不变（等于额定状态下的电阻值），并据此来进行计算。 5.电源的输出功率随外电阻R变化的规律 P出IR22(Rr)2R2R(Rr)4Rr22(Rr)4rR2

（1）当Rr时，P有最大值：Pm24r 图1 （2）当Rr时，P随R的增大而增大。

（3）当Rr时，P随R的增大而减小。图2 P与外电阻R的上述关系可用如图1的图像直观像表示。由图像还可知，对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻R1和R2，例如：如图2所示的电路，已知3V，r1，电源

12R的输出功率为2W，求得R的阻值有两个值：R1，R22。（由P）代入数据

2(Rr)2

6 有：219RR，R22。，解之得出122(R1)6.电源的效率按定义有W有W总I2RR2I(Rr)Rr1r1R，可见，当R增大时，效率提高。值得指出的是，电源有最大输出功率时（Rr时），电源的效率仅为50%，效率并不高，而效率较高时，输出功率可能较小。

7.闭合电路中的几个概念及能量关系：

出P（1）电源的总功率P 总IIUIUP内U2（2）电源内部发热功率P 内IUIrr2（3）电源的输出功率（外电路消耗的总功率）P 出IUIIrP总P内2【典型例题分析】

[例1] 如图所示，直线A为电源的路端电压U与电流I的关系图线，直线B是电阻R的两端电压U与电流I的关系图像，用该电源与电阻R组成闭合电路，电源的输出功率和电源的效率分别为多少？

分析：图中直线A与B的交点P是电源与电阻R相连的工作状态点，从这个点可知电路工作时电源的输出电压（电阻两端的电压）及电路的工作电流，从A在纵轴上的截距可求得电源电动势，利用有关概念、公式即可求得题中结果。

解答：P点是电路的工作状态点，故由图像得：电源的输出电压U2V，电路中的电流强度I2A，据PUI得

电源的输出功率P224(W) 又由图线A与纵轴的交点得E3(V) 所以，电源的效率：IUU100%100% 代入数据得67% I说明：1.本题中要能根据U-I图线，分别寻出电源电动势E和内电阻r以及B线对应的电阻R。2.理解A线与B线交点P的物理意义，不仅能进一步理解电源与电阻所发生的物理现象，而且能简化解此题的过程。

[例2] 在如图所示的电路中，电池的电动势E =5V，内电阻r10，固定电阻R90，R0是可变电阻，在R0由零增加到400的过程中，求：

（1）可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大热功率；（2）电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和。

分析：当电路中可变电阻R0发生变化时，电源的功率、各用电器上的电流强度、电压、功率都随之发生改变，根据需求的量，列出数学表达式，然后结合物理量的物理意义，分析数学表达式即可求得。

解答：（1）可变电阻R0上消耗的热功率

7 P1I2R0(25R0e25 )2R0RR0r(R0100)2(R0100)2400R251(W) 40016由上式可得：当R0100时，P1有最大值Pm（2）r与R上消耗的热功率之和P2I(Rr)225100

(R0100)2由上式可知，R0最大时，P2最小即：当R0400时，P2有最小值

Pm2251000.01(W)

(400100)2说明：1.物理中求最大值或最小值的思路是：先根据物理现象列出所求量的数学表达式，掌握其动态变化，然后根据动态变化的分析找出最大值和最小值的条件，再求最大值或最小值。

2.本题若改为选择或填空，采用等效思维则可减少解题过程的繁琐，提高解题速度。如在（1）中，把(Rr)看成是电源的内阻，利用电源输出功率最大的条件：Rr，立刻可得到R0上消耗热功率最大的条件和消耗的最大热功率，但要注意，看成的等效电源的内阻应是不变量，如若求R上消耗的最大功率，把(R0r)看成是电源的内阻，则会得到错误的结论。

例

3、如图是一个应用某逻辑电路制作的简单车门报警电路图。图中的两个按钮S

1、S2分别装在汽车的两道门上。只要其中任何一个开关处于开路状态，发光二极管（报警灯）就发光。请根据报警装置的要求，列表分析开关状态与发光二极管的发光状态，并指出是何种门电路，在图中画出这种门电路的符号。

分析：当S

1、S2都闭合时，A、B的输入都为0，输出Y也为0；当S

1、S2中任一个闭合时，A或B有输入，Y有输出，发光二极管就发光报警。“或”门电路。

例

4、有一种电阻叫做“压敏电阻”，它是以氧化锌为主要材料，掺入少量的氧化铋，氧化锑，氧化钴等经烧结制成，其伏安特性图线如图11-8所示，它经常被用做家用电器的保护电路，图右图是某影碟机（VCD）的电源电路的一部分，CT表示电源插头，S是电源开关，BX是保险丝，R是压敏电阻，试通过伏安特图线说明压敏电阻对变压器的保护作用。

图11-8

分析：从图线上看，无论加正向电压还是反向电压，当电压低于250V时，电阻上流过的电流几乎是零，即电阻可看作无限大，压敏电阻R对电路无任何影响。等电源电压突然升高，高于250V时（250V以上的电压会威胁变电器的安全），流过该电阻的电流会迅速增大，电阻几乎是零，使得a、b两点短路这时保险丝立即熔断，电源被切断，保护的变电器的安全，正是压敏电阻这一独特的性质，使它在用电器的保护电路里获得了广泛的应用。