恒定电流(1)+恒定电流的基本概念

(4)使用
限流接法
分压接法
变
（接一上一下接线柱）（接一上一二下接线柱）
阻
器
(5)特点：
调压范围小：
RL

（负载电压不(能RP从 0R开L )始
变化）
(6)适用于 当 RP 与 R负差不多时使
用该电路便于调节
调压范围大: (可从零开始)0→ε ①当 RP R负 时便于调节. ②当要求电路某部分电压从零 开始变化时. ③当电路中电流电压过大,超 过仪器量程时利用此电路取少 部分电压,使仪器正常工作
(R r)2
4r
当断路时：I 0, P出 0
当短路时：U端 0, P出 0
当
R外

r内 时：P出 max

2
4r
R外 R外

r时,随R ，P出先 r时,随R , P出
后
此时电源效率： IU R 50% I R r
3）电源的几种功率随I的变化关系：
纯电阻：P

I
2 R用

U
2
/
R

UI
IUt I 2 R线t ②额定功率和实际功率： P实 U实 I实；P额 U额I额
(例:内电动机电解槽等) 当 U实 U额时，P实 P额
U实 U额，P实 P额
U实 U额，P实 P额
例1．某玩具电动机，内阻一定，当 U=0.3V时，I=0.3A电动机不转，求1 分钟生热Q=？当U=2V时，I=0.8A， 电动机正常工作，求：1分钟电动机 所消耗的电能？产生的热量？输出 的机械能？及电动机的效率？
估计到
0.01 N (V ) 0.05 N (V )
4．欧姆表：——万用表 （1）结构
（2）原理：I

r Rg Rp Rx
（3）表盘:电阻档,刻度不均匀,右疏左密,中 间较均匀.
当 Rx 0 时,Imax Ig
指针在表盘，最右端.

r


RP

Rg
当 Rx 时I=0，最左端.
R测

U I准
偏大
R真 R测 RA
(2) 表外接法：
当Rx RV 时或 Rx RA RV 时，
R测

U准 I
偏小
R真

Rv R测 (Rv R测 )
(3)若不知 Rx 的大约值—可用点
触法：
看哪块表变化明显，则将那块表测准
6．伏安法测电源的电动势和内 阻.（见P153及P154）
当 Rx r RP Rg
时,I Ig 中值电阻,中间. 2
（4）使用： 1）机械调零 2）电阻调零（短接表笔） 3）选倍率，使指针在中间附近 （换档必调零） 4）读数=示数×倍数 5）复原（OFF）
5．伏安法测电阻. (1) 表内接法:当 Rx RA 时
或 Rx RA RV 时,
(3)电源的功率： 1) 电 源 的 总 功 率 ：

断路时：I wk.baidu.com0，P 0
P总源

I干

2
R外
r
短路时：R

0，Imax


r
,

Pmax

Imax

2
r

P内耗
2)电源输出功率与R外的关系:(ε、r不变)
P输出
I干2 R外

( )2 R
Rr

2
恒定电流
一、知识结构：
二、基本概念： （一）、电流和电流强度I
定义
电荷的定向移动形成电流
形成条件
（1）有能自由移动的电荷： （2）有能使自由电荷移动的电场
电
形成持续 电流的条件
保持导体两端有电势差（电压）
流 方向
规定正电荷定向移动方向为电流方向
分类
方向随时间变化 的电流为交流电
方向不随时间变化 的电流为直流电
微观（金属中） I=nevs
q Bq2
(1)带电粒子垂直进入
I
T 2m
等效环流 磁场中:做匀圆运动：
(2)氢原子核外电子 形成环形电流:
I
ke2 r2
e T

me
4 2 T2



r


I

e2 2r
k mr
(二)、电阻R
物理意义 表征导体对电流的阻碍作用的物理量
定义式
R U（R的大小只由导体本身因素决 定）I（与U、I无关）
电路 (适于一切电路) Q I 2Rt
纯电阻 电路
W I 2Rt U 2 t R
(焦耳定律)
P W IU t
P I2R U2 R
UIt Q
只适于纯电阻电路
单位
1kwh 3.6 106 J;
1eV 1.6 1019 J;
J
1MeV 1.6 1013 J
U
g
;
n U总 (Rg R分压)
Ug
Rg
∴ R分 (n 1)Rg
（3）使用：并联在被测电路两点间. 电流从“+”流入，“-”接线柱
流理出想. 相当于 RV 断路;
实际 相当于已知电压的大电阻
准确度
（4）读00 ~~数13V：5V
0.1V 0.5V
方向和大小都不随时间 变化的电流为恒定电流
意义
表示电流强弱的物理量
定义式
I q(q为在时间t内通过导体横截面的电量） 注：t 电解液中 I | Q正 | | Q负 |
t
电 单位
A（安）1A=103mA=106μA （1A=1c/s)
流 测量 电流表（安培表、毫安表）
强 度
决定式
宏观：I U AB ; R
1W=1VA=1J/S 1马力=735W
关系：
对电源：P总 P内耗 P输
在非电阻电路中：
I干 I干2 r内 I干U端
对用电器：
W电
Q

W 其
① P用输入 P源输出 P热 P其
（热损） （有用功）非纯：P入 I用U端 I用2 R线 P其
∴ W其 W电 Q
的方向.
（四）、电功、电热、电功率
物理量
电功W
电热Q
电功率P
物理意义 能量转化
电流通过电路的功, 即电荷定向移动电 场力的功
电流通过导体 电阻时的功
表征电流做功 快慢的物理量,
即电流的功与
消耗电能转化为 消耗电能转
其它能(内能、机 械能、化学能)
化为内能
做功所用的时 间的比值
表 达 式
任何
W=qU=IUt
Rg-内阻； Ug-满度电压
2．安培表—测I，串联在被测电路中.
（1）结构：
RA

Rg R分 Rg R分
（2）原理：I总

Ig

Rg R分
Ig
n

I总 Ig

Rg R分 R分
∴
R分

1 (n
1)
Rg
（R分
越小，n越大）
(扩大量程倍数)
（3）使用：串联在被测电路中：电流从 “+”流入，从“-”接线柱流出.
I干 (R外
r内)
U端

U端 R外
r
功率分配 I IU I 2r
适用条件 金属导电和电解液导电
内、外电 路的关系
I相同，U Ur
P U R Pr Ur r
注：一般:ε、r不变,R外 为自变量,I干 ,U端 ,U内为因变量.
(三)深入讨论： (1)电源一定时,路端电压随外电阻变化规律
理想 相当于 RA 0的导线;
实际 相当于已知电流的电阻R RA
准确度
（4）读数：0 ~ 0.6A 0.02A
0 ~ 3A 0.1A
估计到
N 0.002A
N 0.01A
3．伏特表——测U
（1）结构：
RV Rg R分压
（2）原理：
U总
Ug

R分 Rg
例2．三电阻R1 R2 R3，允许通
过 的 最 大 功 率 分 别 为 10W 、 10W 、
4W.求：此电路允许消耗的最大电
功率为多少？
三、基本规律： (一)部分电路欧姆定律
内容 导体中的电流强度跟导体两端电压成正比，
跟导体的电阻成反比
表达式
I U（一一对应） R
特性曲线： （I-U）
P源总 I ∴P总 I
P内 I 2r ∴ P内 I 2 P出 P总 P内 I I 2r,(开口向下的二次函数)
（4）电源效率：η与R外的关系：
P有 100% IU R 1
P总
I R r 1 r / R
∴当 R外 增加时η增大．
例：如图电路中，直流发电机ε=250V， r内 3, R1 R2 1的电热器组中装有 50只完全相同的电热器，每只电热器的 额定电压为200V，额定功率为1000W， 其它电阻不计，且不计电热器电阻随温 度的变化．
外电阻R改变情况 增大 R→∞（断路）减小 R=0（短路）
电流 I干


Rr
减小
0

增大
I r
内电压 Ur Ir 减小 0
增大 Ur
路端电压 U=ε-Ir
增大 U断 减小 0
(2)路端电压(U端)随 I干的变化关系：
U端 I干r(一次递减函数)
由图可知：1）斜率 k U U端
Rn
配
I1R1 I2R2 InRn U
关 系
各电阻消耗的电功率跟 电 电阻成正比
各电阻消耗的电功率 跟电阻成反比
功
率
P1 P2 Pn I 2
R1 R2
Rn
P1R1 P2R2 PnRn U 2
U1

U2

U

R1与 R2
U1 R1 U2 R2
（U-I）
适用 适用于金属导电 条件 和溶液导电
注意
（1）I与R、U属于同 一段纯电阻电路．
（2）该段电路不含 电动势．
(二)闭合电路欧姆定律
闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成 定律内容 正比，跟内、外电路的电阻之和成反比

数学表达式 I Rr
其它表达 形式


U端
Ur ;



IR Ir;

两个电阻连接 实例
U1

R1 U R1 R2
U2

R2 R1 R2
U
等效电阻 R串 R1 R2
I1

I2

I
I1 R1 I2 R2

I1

R2 R1 R2
I
I1

R1 R1 R2
I
等效电阻
R并

R1 R2 R1 R2
应用
四、电学仪表及物理量的测量： 1．灵敏电流计 ： 原理:通电线圈在磁场中受力转动. 参数：Ig-满度电流；
单位
Ω（欧姆）
电阻定律
R L 导体电阻跟它的长度L成正比,跟它的 横截面S积S成反比,ρ为导体的电阻率(单
位:Ω·m)
ρ:由导体材料及温度决定.金超属导材: T料:
T , OK ,


0
R

0
(1)结构：
(2)原理：R


L S
∴Rαl∴R可连续变化但不显示阻值
(3)参数:变阻范围(0~50Ω)例: Imax 允 5A
问 (1)当接通几只电热器时,实际使用的电热器 都正常工作？
(2)当接通几只电热器时,发电机输出功率最大？ (3)当接通几只电热器时,电热器组加热物体最快？
(4)当接通几只电热器时,电阻 R1R2 上消耗功
率最大？ (5)当接通几只电热器时,实际使用的每只电热器
中电流最大？
（四）串联电路与并联电 路的特征
总电阻等于各电阻之和
R R1 R2 Rn
总电阻倒数等于各导体电
阻倒数之和 1 1 1 1
R R1 R2
Rn
电 电压分配:各电阻的电压 电流分配:各支路的电流 流 跟电阻成正比(分压原理) 跟电阻成反比(分流原理)
或 电
U1 U2 Un I
分 压 R1 R2
(三)、电动势与电压的比较
物理 意义
电动势ε
电压UAB
表示电源内部非静电力做功,将其它 表示电场通过电场力做功,将电 形式能转化为电能的能力的物理量 能转化为其它形式能的物理量
定义式 静 电Wq力非 把(W正外电电 W荷内从)/g ,负W非极电移源到非正
U AB

W电AB q
,
W电
极所做的功
连接方式
串联
并联
电路图
电流 电压 电阻
通过各电阻的电流强度相等 各支路电流强度之和等于总
电流
I1 I2 In I
I1 I2 I3 In I
总电压等于各电阻的电压 之和
U1 U2 Un U
各电阻电压相等
U1 U2 Un U
电场力对移动电荷做的功
单位 V（伏特）1V=1J/C
V
通 路

U内 U端 ,
Ir内 U端

量度式 等于内外电压之和
U AB IRAB U内 Ir内(纯电阻)
断
路 时
U端（可用 直测）
实 验
测路端电压：电源外部电流由U高 U低 测内电压：电源内部电流由U低 U高 ε为标量：内部电流方向为电动势
I I干
r / I短
2）U轴截距为ε．
3）I轴截距为 I短 / r.
4）一条线对应一个电源（ε、r）， 反映电源的性质．
5）一条线上不同点表示某一电源的 不同状态(∵接 R外不同)
6）图线与两轴所围面积表功率：
P总 I , P输出 IU端 , P损内 IU内 P总 P输出