高中物理《电流和电源》教案5 新人教版选修3-1.doc

1、优质文档优质文档第十四章 恒定电流知 识 结 构重点和难点一、部分电路欧姆定律1部分电路欧姆定律的内容导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比公式表示为： RUI2欧姆定律是实验定律本定律通过探索性实验得到电流 I和电压 U之间的关系，其关系也可以用 I-U图像表示出来（如图 1）对于给定的金属导体，比值 为一恒I/定值，对于不同的导体，比值 反映对电流的阻碍作用，I/所以把比值 定义为导体的电阻 RIU/3几个公式的含义公式 是欧姆定律，公式 习惯上也称为欧姆RIIU定律而公式 是电阻的定义式，它表明了一种量度电阻I的方法，绝不可以错误地认为“电阻跟电压成正比，跟电流成反比”，

2、或认为“既然电优质文档优质文档阻是表示导体对电流的阻碍作用的物理量，所以导体中没有电流时导体就不存在电阻”一定要明确公式的物理意义，不能不讲条件地说量与量之间的关系4会应用欧姆定律分析和解决问题欧姆定律是解决电路问题的基础用部分电路欧姆定律解决问题无非牵涉 U、 I、 R三个量之间的关系，解决问题时，第一要注意三个量之间的对应关系，这三个量一定属于同一段纯电阻电路，且这段电路中一定不含有电动势；第二要注意研究问题的过程中哪个量不变，另外两个量谁随谁变，怎么变，找不到不变量，就无法确定电路中各量如何变化5知道欧姆定律的适用范围欧姆定律是在金属导电的实验基础上总结出来的，对于电解液导电也适用，但对

3、于气体导电和半导体导电就不适用了二、电阻定律导体的电阻是由它本身的性质决定的金属导体的电阻由它本身的长度 l、横截面积S、所用材料和温度决定在温度一定时，金属导体的电阻跟它的长度 l成正比，跟它的横截面积 S成反比，用公式表示为：这就是电阻定律，式中 叫做导体的电阻率，由导体的材料决定注意：1物质的电阻率与温度有关，实验表明，温度越高，金属的电阻率就越大，因此，金属导体的电阻随温度的升高而增大例如，白炽灯泡点亮时的灯丝电阻比不通电时要大很多倍，因为灯泡点亮后，灯丝温度升高，电阻率增大，电阻也随之增大2导体的电阻由式 定义，也可以利用其测量，但并不是由 U和 I决定的，IUR而是由电阻定律决定的

4、，即导体本身的性质决定的三、电功、电热、电功率1为了更清楚地看出各概念之间区别与联系，列表如下：优质文档优质文档2电功和电热不相等的原因由前面的表格，我们看到，只有在纯电阻电路中才有电功等于电热，而一般情况电路中电功和电热不相等这是因为，我们使用用电器，相当多的情况是需要其提供其它形式的能量如电动机，消耗电能是需要让其提供机械能，如果电功等于电热，即消耗的电能全部转化为电动机线圈电阻的内能，电动机就不可能转起来，就无从提供机械能了因而一般的电路中电功一定大于电热，从而为电路提供除内能之外的其它能量但无论什么电路，原则上一定要有一部分电能转化为内能，因为任何电路原则上都存在电阻所以电路中的能量关

5、系为： ，只有在纯电阻电路中 W = Q其 它EQW3额定电压与实际电压、额定功率与实际功率额定电压指用电器正常工作时的电压，这时用电器消耗的功率为额定功率但有时加在用电器上的电压不等于额定电压，这时用电器不能正常工作，这时加在用电器上的电压就称之为实际电压，这时用电器消耗的功率为实际功率要注意，在一些问题中“额定”和“实际”往往不相等四、闭合电路欧姆定律1意义：优质文档优质文档描述了包括电源在内的全电路中，电流强度 I与电动势 E、全电路中内电阻 r与外电阻 R之间的关系公式为： rEI常用的表达式还有： E=IR+Ir=U+UU=E-Ir2电动势与路端电压的比较： 3路端电压 U随外电阻

6、R变化的讨论电源的电动势和内电阻是由电源本身的性质决定的，不随外电路电阻的变化而变化，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而变化的rREIU=E-Ir 当外电路断路时， EUI0当外电路短路时， r路端电压随电流变化的图线（ U-I图线）如图 2所示优质文档优质文档由 U=E-Ir可知，图线纵轴截距等于电源电动势 E，若坐标原点为（0，0），则横轴截距为短路电流，图线斜率的绝对值等于电源的内电阻，即 rIU在解决路端电压随外电阻的变化问题时，由于 E、 r不变，先由式判断外电阻 R变化时电流 I如何变化，再由式判断 I变化时路端电压 U如何变化，因为在、式中除 E和 r都还分别有两个变量，式

7、中是外电阻 R和电流 I，式中是电流 I和路端电压U，这样可以讨论一个量随另外一个量的变化有的同学试图用公式 来讨论路端电压随外电阻的变化问题，但由于当外电阻 R发生变化时电流 I也发生变化，因此无法讨论路端电压 U的变化情况如外电阻 R增大时，电流 I减小，其乘积的变化无从判断4 闭合电路中的几种电功率由于在闭合电路中内、外电路中的电流都相等，因此由 E=U+U 可以得到IE=IU+IU 或 tUIIEt式中 IEt是电源将其它形式的能转化成的电能， IUt是电源输出的电能，即外电路消耗的电能， 是电源内电阻上消耗的电能，等于 ，即内电阻上产生的热与之相对应，tUI rtI2IE是电源的总功

8、率， IU是电源输出的电功率， 是内电阻上的焦耳热功率一定要从能量转化和守恒的观点理解这几个功率的意义五、伏安法测电阻伏安法测电阻的原理是部分电路的欧姆定律（ ），测量电路可以有电流表外IUR接和电流表内接两种方法，如图 3甲、乙两图由于电压表和电流表内阻的存在，两种测量电路都存在着系统误差优质文档优质文档甲图中电流 I 甲 的测量值大于通过电阻 Rx上的电流，因此计算出的电阻值 R 甲 小于电阻 Rx的值乙图中电压 U 乙 的测量值大于加在电阻 Rx上的电压，因此计算出的电阻值 R 乙 大于电阻 Rx的值为了减小测量误差，可先将待测电阻 Rx的粗略值与电压表和电流表的内阻值加以比较，当 Rx

9、 RA 时， ，宜采用电流表内接法测量xAR乙例 题 精 选【例 1】实验室用的小灯泡灯丝的 I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示（考虑灯丝的电阻随温度的变化而变化）：分析：随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，于是温度升高，电阻率也将随之增大，所以电阻增大， I-U曲线的斜率减小，选 A。【例 2】某一电动机，当电压 U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为 U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为 I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？优质文档优质文档分析：电动机不转时为纯电阻由欧姆定律得， ，这个电阻是不变的。51IUR电动机正常转动时，输入

10、的电功率为 P 电 =U2I2=36W，内部消耗的热功率 P 热 = =5W，所RI2以机械功率 P=31W由这道例题可知：电动机在启动时电流较大，容易被烧坏，正常运转时电流反而较小。【例 3】 已知如图， R1=6， R2=3， R3=4，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_。分析：利用电流之比： I1 I2 I3=123利用电压之比： U1 U2 U3=112在此基础上利用 P=UI，得 P1 P2 P3=126【例 4】如图所示电路中，电阻 R1=8。当电键 K断开时，电压表 的示数为5.7V，电流表的示数为 0.75A，电源总功率是 9W；当电键 K闭合时，电压表 的示数为 4V。若电键断开和闭合时电源内部损耗的电功率之比是 9：16。求电源的电动势和电阻 R2、R 3。解析：K 断开时，电流表示数是通过电源的电流值，设为 I10.75A，则电源电动势 =P 总 /I112V电压表 V1示数是 R3、R 4两端总电压，有 R3R 4U 1/I1=7.6电源内阻 r=/I 1(R 1R 3R 4)=0.4优质文档优质文档K断开和闭合时，电路总电流之比 I1：I 2= =34总P总K闭合时电路总电流为 I2=4I1/3=1A R4=U2/I2=4 R 3=3.6根据 =I 2rI 2R3R 4R 1R2/(R1R 2) 解得 R2=8。