恒定电流复习市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx
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1、第二章第二章恒定电流恒定电流第1页1 1、电源作用:提供连续电压、电源作用:提供连续电压2 2、形成电流条件:、形成电流条件:(1 1)存在自由电荷)存在自由电荷 (2 2)导体两端存在电压)导体两端存在电压3 3、恒定电流、恒定电流:大小、方向都不随时间改变电大小、方向都不随时间改变电流。流。2.1 2.1 电源和电流电源和电流第2页(2 2)电流有方向,但它是标量。)电流有方向,但它是标量。要求:导体内正电荷定向移动方向为电流方向。要求:导体内正电荷定向移动方向为电流方向。(1 1)定义式)定义式:I=q/t4.4.电流:电流:(3 3)金属导体中电流计算式:)金属导体中电流计算式:I=n
2、qSvn为单位体积为单位体积内自由电荷个数,内自由电荷个数,S为导线横截面积,为导线横截面积,v为自由电荷为自由电荷定向移动速率。定向移动速率。第3页 例题分析例题分析 例例例例1111某电解池中,若在某电解池中,若在某电解池中,若在某电解池中,若在2s2s2s2s内各有内各有内各有内各有1.0101.0101.0101.01019191919个二价正离子个二价正离子个二价正离子个二价正离子和和和和2.0102.0102.0102.01019191919个一价负离子经过某截面,个一价负离子经过某截面,个一价负离子经过某截面,个一价负离子经过某截面,那么经过这个截那么经过这个截那么经过这个截那么
3、经过这个截面电流强度是面电流强度是面电流强度是面电流强度是 A A A A0 B0 B0 B0 B0.8 A C0.8 A C0.8 A C0.8 A C1.6 A D.3.2 A1.6 A D.3.2 A1.6 A D.3.2 A1.6 A D.3.2 A解析:解析:由题意可知,电流由正、负离子定向运动由题意可知,电流由正、负离子定向运动形成,则在形成,则在2s2s内经过某截面总电量应为:内经过某截面总电量应为:q=1.6101921.010191.6101912.01019=6.4C 由电流强度定义式由电流强度定义式 第4页2.2 2.2 电动势电动势定义式:定义式:W:非静电力做功:非静
4、电力做功q:电荷量:电荷量1 1、定义、定义:非静电力把正电荷从负极移到正极非静电力把正电荷从负极移到正极 所做功跟它电荷量比值。所做功跟它电荷量比值。2、物理意义:、物理意义:反应电源非静电力做功本事大小。反应电源非静电力做功本事大小。(把其它形式能转化为电能(把其它形式能转化为电能本事本事大小)大小)定义式,不是决定式定义式,不是决定式第5页一、电阻:一、电阻:1、定义式:、定义式:(取决于导体本身取决于导体本身,与与U U、I I无关无关)2、决定式:、决定式:1 1=10=106 6 2.3 2.3 欧姆定律欧姆定律二、部分电路欧姆定律:二、部分电路欧姆定律:1、公式:、公式:2 2、
5、适用范围:金属、电解液适用,气体、半导体不、适用范围:金属、电解液适用,气体、半导体不适用。适用。只适合用于纯电阻电路,不适合用于非纯电阻只适合用于纯电阻电路,不适合用于非纯电阻电路电路第6页 问题讨论问题讨论由由R=U/R=U/I I,能否说:电阻与它两端电压大小成正,能否说:电阻与它两端电压大小成正比,与电流强度大小成反比比,与电流强度大小成反比?对给定导体,它电阻是一定所以,不论对给定导体,它电阻是一定所以,不论导体两端有没有电压,电压大小怎样,电导体两端有没有电压,电压大小怎样,电阻是一定;不论导体内是否有电流流过,阻是一定;不论导体内是否有电流流过,电流强弱怎样,电阻是一定所以不能说
6、电流强弱怎样,电阻是一定所以不能说电阻与电压成正比,与电流强度大小成反电阻与电压成正比,与电流强度大小成反比比第7页三、导体伏安特征曲线(三、导体伏安特征曲线(I I-U U图象图象)图线斜率表示电阻倒数图线斜率表示电阻倒数U UI I斜率斜率k=k=12R R1 1R Q,这时电功只能用W=UIt计算,电热只能用Q=I2Rt计算,两式不能通用.第15页例例某一电动机,当电压某一电动机,当电压U1=10V时带不动负载,所以时带不动负载,所以不转动不转动,这时电流为,这时电流为I1=2A。当电压为。当电压为U2=36V时能带时能带动负载动负载正常运转正常运转,这时电流为,这时电流为I2=1A。求
7、这时电动机。求这时电动机机械功率是多大?机械功率是多大?解:解:电动机不转时可视为为纯电阻电动机不转时可视为为纯电阻,由欧姆定,由欧姆定律得,律得,这个电阻可认为是不变这个电阻可认为是不变。电动机正常转动时,。电动机正常转动时,输入电功率为输入电功率为P=U2I2=36W,内部消耗热功率,内部消耗热功率P=I2R=5W所以机械功率所以机械功率P=31W第16页【练习练习】如图所表示,一提升重物用直流电动机工作时电路图,电动机内阻为0.6,R=10,直流电压U=160V,电压表示数为110V,经过该电动机电流是多少?输入电动机电功率是多少?输出功率是多少?第17页1、电阻定律:内容:同种材料导体
8、内容:同种材料导体,其电阻其电阻R R与它与它长度长度l成成正比正比,与它与它横截面积横截面积S S成反比成反比;导体电阻与组导体电阻与组成它成它材料材料相关相关.表示式表示式:2、电阻率、电阻率:反应反应材料材料导电性能好坏物理量。导电性能好坏物理量。单位单位:欧欧米(米()2.6导体电阻导体电阻第18页电阻率与温电阻率与温度关系度关系金属:金属:T合金:合金:电阻几乎不随电阻几乎不随温度温度改变改变锰铜合金、镍铜合金锰铜合金、镍铜合金(标准电阻标准电阻)(电阻温度计电阻温度计)一些材料当温度降低到一定温度时一些材料当温度降低到一定温度时=0R=0超导体超导体 第19页abhR2R1电流方向
9、R1和R2是材料相同、厚度相同、表面为正方形导体,但R2尺寸比R1小很多.经过两导体电流方向如图所表示.这两个导体电阻有什么关系hR1=R2这么在制造电路元件时,能够将其表面积做得很小,而不增大电阻,只要确保厚度足够即可,有利于电路元件 “微型化”由此可知导体电阻与表面积无关,只与导体厚度相关第20页一、电动势一、电动势2 2、电动势是反应电源把其它形式能转化为电能本事大小、电动势是反应电源把其它形式能转化为电能本事大小、电动势是反应电源把其它形式能转化为电能本事大小、电动势是反应电源把其它形式能转化为电能本事大小.数值上等于电路中每经过数值上等于电路中每经过数值上等于电路中每经过数值上等于电
10、路中每经过1C1C电量电源所提供电能数值电量电源所提供电能数值电量电源所提供电能数值电量电源所提供电能数值.单单单单位是位是位是位是:伏特伏特伏特伏特.2.7 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律1、电源是把其它形式能转化为电能装置、电源是把其它形式能转化为电能装置 外电路外电路内电路内电路内电路内电路二、二、闭合闭合电路电路欧姆欧姆定律定律第21页闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律1 1 1 1、内容、内容、内容、内容:闭合电路中总电流与电源电动势成正比闭合电路中总电流与电源电动势成正比闭合电路中总电流与电源电动势成正比闭合电路中总电流与电源电动势成正比,与内、与内、与内、与内、外电路总电阻成反比
11、外电路总电阻成反比外电路总电阻成反比外电路总电阻成反比.2 2、表示式:表示式:表示式:表示式:I I I I/(R/(Rr r)I I I IR Rr rU U外外外外U U内内内内讨论:讨论:讨论:讨论:a a、若、若、若、若R0R0时时时时外电路短路外电路短路外电路短路外电路短路I I I Imm/rU/rU路路路路0 0b b、若、若、若、若RR时时时时外电路断路外电路断路外电路断路外电路断路I I I I0U0U路路路路 外电阻外电阻内电阻内电阻EU外外U内内 知识内容知识内容第22页 课堂课堂练习练习 以下说法正确是以下说法正确是A A电源把其它形式能转化为电能,用电器把电能转化电
12、源把其它形式能转化为电能,用电器把电能转化为其它形式能为其它形式能B B电源把电能转化为其它形式能,用电器把其它形式电源把电能转化为其它形式能,用电器把其它形式能转化为电能能转化为电能C C电源是电流流出来装置,用电器是电流流进去器材电源是电流流出来装置,用电器是电流流进去器材D D电源是电流流过去器材,用电器是电流流出来装置电源是电流流过去器材,用电器是电流流出来装置 电源电动势大小反应是电源电动势大小反应是A A电源把电能转化成其它形式能本事大小电源把电能转化成其它形式能本事大小B B电源把其它形式能转化成电能本事大小电源把其它形式能转化成电能本事大小C C,电源在单位时间内传送电荷量多少
13、,电源在单位时间内传送电荷量多少D电流做功快慢电流做功快慢(A)(B )第23页(二)闭合电路欧姆定律(二)闭合电路欧姆定律E=U外外+U内内(内外电路电压关系)(内外电路电压关系)(I、R 间关系)间关系)U=E-Ir (U、I 间关系)间关系)(U、R 间关系)间关系)1、闭合电路欧姆定律内容、闭合电路欧姆定律内容:闭合电路中电流强度跟闭合电路中电流强度跟电源电动势成正比,跟整个电路总电阻成反比。电源电动势成正比,跟整个电路总电阻成反比。表示形式:r第24页二、路端电压与电流关系:二、路端电压与电流关系:得:得:U外外=E-IrU-I图象:图象:=-rI+E由由E=U外外+U内内rEEr0
14、纵截距:纵截距:E横截距:横截距:I短短斜率绝对值:斜率绝对值:r(图线陡峭程度图线陡峭程度)由由U=E-Ir I=0,开路,开路,U=E;U=0时,时,I=E/r 最大最大,短路,短路第25页 知识内容知识内容路端电压和短路电流路端电压和短路电流 1 1 1 1路端电压路端电压路端电压路端电压 电源两端电压叫路端电压路端电压电源两端电压叫路端电压路端电压U U随外电路电流强随外电路电流强度度I I改变关系,能够用公式表示为:改变关系,能够用公式表示为:U=EU=EIrIr,式中,式中E E、r r是是常量,所以常量,所以U U与与I I成线性关系,路端电压伴随电流增大而减成线性关系,路端电压
15、伴随电流增大而减小小 2 2 2 2路端电压与外电阻关系路端电压与外电阻关系路端电压与外电阻关系路端电压与外电阻关系 因为电路中电流伴随外电阻增大而减小,而路端电压伴因为电路中电流伴随外电阻增大而减小,而路端电压伴随电流减小而增大,所以,路端电压伴随外电阻增大而增随电流减小而增大,所以,路端电压伴随外电阻增大而增大大 3 3 3 3短路电流短路电流短路电流短路电流 当外电阻为零时,电路中电流为短路电流当外电阻为零时,电路中电流为短路电流 I=E/rI=E/r,这么电,这么电流很大,会烧坏电源流很大,会烧坏电源 第26页 关于电源功率问题关于电源功率问题 闭合电路中能量转化闭合电路中能量转化电源
16、提电源提供电能供电能外电路消外电路消耗能量耗能量内电路消内电路消耗电能耗电能r即:即:P总总=P外外+P内内第27页三、电源输出功率与效率三、电源输出功率与效率1、推导:由、推导:由E=U外外+U内内r得:得:EI=U外外I+U内内I即:即:P总总=P外外+P内内电源提供电电源提供电功率功率EI电源输出功电源输出功率率U外外I电源内部电源内部发烧功率发烧功率I2rP出出=P总总-P内内第28页2、电源最大输出功率(纯电阻电路)、电源最大输出功率(纯电阻电路)0RPrPmR1R2若若PR1=PR2,则,则r2=R1R2最大输出功率与外电路无关,最大输出功率与外电路无关,只由电源本身性质决定只由电
17、源本身性质决定第29页3、电源效率:、电源效率:电源效率随外电阻增大而增大电源效率随外电阻增大而增大输出功率最大时,效率不是最大输出功率最大时,效率不是最大.当当R=r时,时,输出功率最大,但效率只有输出功率最大,但效率只有50%第30页 问题讨论问题讨论电源外特征曲线和导体伏安特征曲线电源外特征曲线和导体伏安特征曲线 电电源源外外特特征征曲曲线线(a)和和导导体体伏伏安安特特征征曲曲线线(b)(1)联络:他们都是电压和电流关联络:他们都是电压和电流关系图线系图线(2)区分:他们存在前提不一样,区分:他们存在前提不一样,遵照物理规律不一样,反应物遵照物理规律不一样,反应物理意义不一样理意义不一
18、样 (a)电源外特征曲线是在电源电动势和电源外特征曲线是在电源电动势和内阻内阻r一定条件下,经过改变外电路电阻一定条件下,经过改变外电路电阻R使路端电压使路端电压U随随电流电流I改变图线,遵照闭合电路欧姆定律改变图线,遵照闭合电路欧姆定律 U=EU=EIr.Ir.图线与纵轴截距表示电动势图线与纵轴截距表示电动势E E斜率绝对值表示斜率绝对值表示内阻内阻r r(b)(b)导体伏安特征曲线是在给定导体导体伏安特征曲线是在给定导体(电阻电阻R)R)条件条件下,经过改变加在导体两端电压而得到电流下,经过改变加在导体两端电压而得到电流I I随电压随电压U U改变改变图线,遵照图线,遵照(部分电路部分电路
19、)欧姆定律欧姆定律I=U/RI=U/R,图线斜率倒数,图线斜率倒数值表示导体电阻值表示导体电阻R R 第31页如图所表示电路如图所表示电路,当滑动变阻器滑片当滑动变阻器滑片P P向向上移动时上移动时,判断电路中电压表、电流表示判断电路中电压表、电流表示数怎样改变数怎样改变?V V1 1示数增大示数增大 V V2 2示数增大示数增大 A A示数减小示数减小题型一、电路动态改变分析:题型一、电路动态改变分析:(二)经典例题(二)经典例题第32页 A A、R R1 1短路短路 B B、R R2 2短路短路 C C、R R3 3短路短路 D D、R R1 1断路断路A AR1R2R3VsE rA题型二
20、、题型二、电路故障分析电路故障分析如图所表示电路中如图所表示电路中,开关开关S S闭合后闭合后,因为电阻发生短因为电阻发生短路或者断路故障路或者断路故障,电压表和电流表读数都增大电压表和电流表读数都增大,则必定则必定出现了以下那种故障出现了以下那种故障()()第33页R3R2R1AVR4R5abr r3 3、直流电路动态改变分析:、直流电路动态改变分析:(程序法)(程序法)1.部分1(滑变阻值改变)-整体(总电阻、总电流、路端电压)-部分2(结合电路连接方式)2.部分2中:从不变到改变部分分析解析:解析:1.R5变小变小-R总总变小、变小、I总总变大、变大、U端端变小变小-部分部分2 2.总体
21、看是串联电路总体看是串联电路 R1R3阻值不变,分压增大阻值不变,分压增大-R2R4与与R5并联,分压减小并联,分压减小 -流过流过R2R4电流减小,流过电流减小,流过R5电流增大电流增大第34页如图所表示,是一个电容器、电池和电阻组成如图所表示,是一个电容器、电池和电阻组成电路,在将平行板电容器两极板距离增大过程电路,在将平行板电容器两极板距离增大过程中中A.电阻电阻R中没有电流中没有电流B.电容器电容变小电容器电容变小C.电阻电阻R中有从中有从a流向流向b电流电流D.电阻电阻R中有从中有从b流向流向a电流电流CRbaBD题型三、题型三、含有电容器电路计算含有电容器电路计算第35页试验一、电
22、表改装试验一、电表改装 电流表改装成电压表串联一个分压电阻R故量程扩大倍数越高,串联电阻值越大(三)经典试验(三)经典试验第36页电流表改装成电流表并联一个分流电阻R,依据分流原理,需要并联电阻值故量程扩大倍数越高,并联电阻值越小 第37页电学试验第38页电路试验分类:电路试验分类:电路试验电路试验伏安法伏安法测电阻(电阻率)测电阻(电阻率)小灯泡伏安特征曲线小灯泡伏安特征曲线测电源电动势和内阻测电源电动势和内阻半值法半值法测功率测功率多用表使用多用表使用测电阻测电阻检测黑匣子检测黑匣子判断电路判断电路电表改装电表改装测表头内阻测表头内阻量程计算量程计算改装表校对改装表校对第39页试验仪器试验
23、仪器:电流表、电压表、:电流表、电压表、灵敏电流计定值电阻、滑灵敏电流计定值电阻、滑动变阻器、电源、电建、小灯泡、电阻箱、多用表等动变阻器、电源、电建、小灯泡、电阻箱、多用表等一、电学试验器材选择一、电学试验器材选择第40页测量值不超出电表量程;测量值不超出电表量程;测测量量值值应应使使表表针针有有较较大大偏偏转转范范围围,普普通通在在1/2量程以上。量程以上。电表量程选择电表量程选择第41页关于滑动变阻器结构及使用方法关于滑动变阻器结构及使用方法固定端接头固定端接头固定端接头固定端接头可动端接头可动端接头滑片P比较项目比较项目限流接法限流接法分压接法分压接法电路电路电源内阻不计电源内阻不计R
24、X电压调整范围电压调整范围RX电流调整范围电流调整范围灯泡电流相同时电路消灯泡电流相同时电路消耗总功率耗总功率闭合前触头位置闭合前触头位置0E I E(I1+I2)Eba第42页 滑动变阻器“限流接法和分压接法”取决于题目要求和所给器材b b、假如滑动变阻器全阻值比用电器电阻小许多时用分压式接、假如滑动变阻器全阻值比用电器电阻小许多时用分压式接法。法。小带大用分压。小带大用分压。a a、假如题目要求、假如题目要求“尽可能大调整范围时尽可能大调整范围时”,或者要求用电器,或者要求用电器“电压(或电流)电压(或电流)从零开始从零开始”时,只能用分压式接法。时,只能用分压式接法。c、当变阻器阻值较小
25、,限流接法又不能把电流、当变阻器阻值较小,限流接法又不能把电流(电压电压)限制在限制在安安全全范围内时,只能用分压式接法。范围内时,只能用分压式接法。d d、用分压式接法,消耗功率大得多。所以,在两种电路都能、用分压式接法,消耗功率大得多。所以,在两种电路都能够用情况下,要优先选取限流式接法。够用情况下,要优先选取限流式接法。e e、负载电阻阻值、负载电阻阻值RxRx小于滑动变阻器总电阻小于滑动变阻器总电阻R R或相差不大,而且或相差不大,而且电压表、电流表示数改变不要求从零开始起调,可用限流式接电压表、电流表示数改变不要求从零开始起调,可用限流式接法。法。第43页、选择器材标准、选择器材标准
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