第二章恒定电流知识点总结

第二章《恒定电流》知识点总结

一、电流

1、电流形成的条件：

电荷的定向移动。规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 2、电流强度I

①定义式：t

q

I = 单位：安培（A ）

②微观表达式：nqSv I = 其中：n 为自由电荷的体密度；q 为自由电荷的电量；S 为导体的横截面积；v 为自由电荷定向移动的速度。

二、电源

1、电源的作用：

①电源相当于搬运工，把负电荷从电源正极搬到电源负极，使正极积累正电荷，负极积累负电荷； ②电源使导体两端存在一定的电势差（电压）； ③电源使电路中有持续电流。 2、电动势E ①物理意义：

电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。 ②定义式：

q

W E 非=

单位：伏特（V ），其大小是由电源本身决定的。

③电动势E 与电势差U 的区别： 电动势q

W E 非=

，非静电力做功，其他形式的能转化为电能；电势差q

W

U =

，电场力做功，电势能转化为其他形式的能。做多少功，就转化了多少能量。

三、欧姆定律 1、电阻R

①物理意义：导体对电流的阻碍作用。

②定义式：I U

R = 单位：欧姆（Ω），其大小是由导体本身决定的。

③决定式：S

l

R ρ=，其中ρ为电阻率，反映材料的导电性能的物理量。金属导体的电阻率随着

温度的升高而增大；合金的电阻率随着温度的变化而变化不明显；半导体的电阻率随着温度的升高而减小。

2、欧姆定律

R

U

I =

注意：这是一个实验规律，I 、U 、R 三者之间并无决定关系。 3、伏安特性曲线

I-U 图像：图像越靠近U 轴，导体的电阻越大。

①线性元件：

I-U 图像是过原点O 的直线。如R 1，R 2等，并且R 1

I-U 图像不是过原点O 的直线。如A 、B 等

四、串并联电路的特点

P=P 1+P 2+P 3

1、串联电路

①定义：用电器首尾相连的电路。 ②串联电路的特点

321I

I I I ===；321U U U U ++=；321R R R R ++=；321321::::R R R U U U =

2、并联电路

P=P 1+P 2+P 3

①定义：用电器并排相连的电路。 ②并联电路的特点

321I I I I ++=；321U U U U ===；

3211111R R R R ++=；3

213211:1:1::R R R I I I = R R R

五、焦耳定律

1、电功W 与电功率P

电功UIt W =，单位：焦耳（J ）；电功率UI t

W

P ==，单位：瓦特（W ） 2、电热Q

电热rt I Q 2

=，单位：焦耳（J ）；热功率r I P Q 2=，单位：瓦特（W ）

其中：以上四式适用于任何电路，r 为用电器的内阻。 3、纯电阻电路与非纯电阻电路 ①纯电阻电路：

消耗的电能全部转化为电热，即W=Q ；部分电路欧姆定律R

U

I =可以使用。 ②非纯电阻电路：

消耗的电能转化为电热和其他形式的能量，即W=Q ＋Q 其他；部分电路欧姆定律R

U

I =不能使用。由能量守恒可得，P 其他=P －P Q 。

六、闭合电路欧姆定律

1、流过电源的电流r

R E

I +=

，此公式仅适用于纯电阻电路。 2、电源电动势E=U 外＋U 内，此公式适用于任何电路。

注意：U 外=IR ，只适用于外电路是纯电阻电路，U 外又称作路端电压U ；U 内=Ir ，适用于任何电路。因此，闭合电路欧姆定律的另一种表达形式为

Ir U E +=

3、路端电压U 与回路电流I 的关系

表达式：Ir E U -= 回路电流I 越大，路端电压U 就越小。

其中U-I 图像的截距代表电源的电动势E ；U-I 图像的斜率代表电源的内阻I

U

r ∆∆=

；如果U 轴坐标是从0开始的，U-I 图像与I 轴的交点代表短路电流r

E I =短。 4、路端电压U 与外电路电阻R 的关系 对于纯电阻电路， 路端电压R

r E r

R ER

IR U +=+=

=1，U-R 图像如下图所示：

5、功率与效率 1）电源

①电源的总功率P 总=EI ②电源的输出功率P 出=UI

③电源的内热功率P Q =I 2

r ④电源的效率%100%100⨯=⨯=

E

U P P 总出

η；由能量守恒可得，P 总=P 出＋P Q 。对于纯电阻电路，%100⨯+=

r

R R

η 。电源的效率随着外电阻的增大而增大。

2）电动机

①电动机消耗电能的功率P=UI

②电动机的热功率P Q =I 2

r

③电动机输出的机械功率P 机=P －P Q

④电动机的效率%100%100%1002⨯-=⨯-=⨯=U

Ir

U UI r I UI P P 机

η 注意：电动机正常工作时，电动机为非纯电阻电路，部分电路欧姆定律不能使用，即I≠U/r。由

能量守恒可得，电动机的机械功率P 机=P －P Q 。电动机不转动时，电动机可视为纯电阻电路，部分电路欧姆定律可以使用，即I=U/r 。

6、电源的输出功率P 出与回路电流I 的关系 电源的输出功率r

E r E I r r I EI P P P Q 4)2(2

22

+--=-=-=总出，此公式适用于任何电路。 P 出-I 图像如下图所示：

当I=E/2r 时，电源的输出功率最大为P m =E 2

/4r 。此时电源的效率为

%50%100%100=⨯-=⨯=

E

Ir E E U η 7、电源的输出功率P 出与外电阻R 的关系 对于纯电阻电路，电源的输出功率为

r R

r R E r R R E R I UI P 4)()(2

2

2

22

+-=+===出

当R=r 时，电源的输出功率最大为P m =E 2

/4r 。此时电源的效率为

%50%100=⨯+=

r

R R

η

七、电路分析 1）动态电路分析 外电阻R 的变化→r R E I +=

，Ir E U -=→回路电流I 的变化，路端电压U 的变化→R

U

I =→各部分电流与电压的变化。

2）含容电路分析

分析含容电路的关键：与电容器C 串联的电阻R 可以看做导线；电容器C 的电压U C 等于与之并联的电阻R 的电压U 。

3）故障电路分析

①断路：电压不为0，电流为0，即电路不导通。 ②短路：电压为0，电流不为0，即电路是导通的。

八、多用电表 1、电流表的改装 1）电流表的内部结构

2）当电流表的量程扩大n 倍时，并联的分流电阻1

-=n R R g 。此时，电流表的内阻为g

g R R RR R +=

内 。

2、电压表的改装 1）电压表的内部结构