《恒定电流》全章基本概念

欧姆定律
对于同一金属导体，加在导
体两端的电压U变化时，通
U
A
过导体的电流 I 随之变化，
但I与U成正比，U/I保持不变。
B
对于不同导体，U/I一般不同。 O
I
在不同的导体两端加上相同的电压时，导体的
U/I越大，通过导体的电流越小，导体对电流的
阻碍作用越强，所以将U/I定义为导体的电阻。
R=U/I,对同一金属导体（在温度不变时）R一定。 R决定于导体本身性质，R与U、I无关。
Ug
UR
量程U
UR=U-Ug=IgR
RUUg ngIRgIgRg
Ig
Ig
串联分压电阻
R
U Ig
Rg（U为量程）
（n为电压量程
R(n1)Rg 的扩大倍数）
电压表内阻 RVnR gU/Ig
刷新刻度盘
将Ig=3mA、Rg=100Ω的电流表改装为15V的伏
串特联表分压电阻R= 4900Ω
51
210
0
315
电流表G
电流表
Ig
G（表头）满偏电流Ig(约几十μA~几个mA）
内阻Rg（约为几百Ω） 满偏电压Ug约为几mV ~零点几伏特
R
10
20
g
0
30
Ug
mµVA
Ug=Ig Rg 表头是一个可以显示电流的电阻!
Rg=100Ω
V
电压表
Ig R
R
g
怎样将电流表（Ig、Rg）改装 成量程为U=nIgRg的电压表？
自由电荷的定向移动速度很小
• 闭合开关时，电流的形成很快，为什么？ • 闭合开关瞬间，电路中各位置迅速建立电
场，电路中各处的自由电荷几乎同时开始 定向移动，电路中各处几乎同时形成电流 （闭合开关时相当于发出“齐步走”的命 令）
非静电力
因为正、负极保持一定数量 的正、负电荷，电源内部的 电场由正极指向负极，
• 在电场力推动下，自由电荷定向移动的速 率增大，自由电荷与导体内不动的粒子碰 撞而减速，所以自由电荷定向移动的平均 速率保持不变。
• I=q/t——表示电流的强弱程度，是 标量。
• I=nqVS （n为导体单位体积内自由电 荷的数量，q为一个自由电荷的电量，V为 自由电荷定向移动的平均速率，S为导体的 横截面积。）
恒定电场
• 电源、导线等电路元件积累的电荷，有的 流走了，另外的又来补充，电荷的分布是 稳定的，电场的分布不会随时间变化。
• 恒定电场：由稳定分布的电荷产生的稳定 的电场。
• 在恒定电场中，任何位置的电场强度都不 会随时间变化，恒定电场的性质与静电场 相同。
恒定电流
• 恒定电流：大小、方向都不随时间变化的 电流。
串联电路
R
0 R1
I1
U1
1 R2 2
I2
U2
n-1 Rn n
In
I
Un
U
I=I1=I2=……=In U=U1+U2+… …R=+RU1n+R2+…… +Rn
RUU 1U2... .U .n.
I
I
U1 U2 ......Un
I1 I2
In
R 1R2... .R .n.
U/R=U1/R1=U2/R2=……=Un/Rn=I U∝R
电压表内阻很大，理想电压表内阻无穷大 电流表内阻很小，理想电流表内阻为0
刷新刻度盘
将Ig=3mA、Rg=100Ω的电流表改装为1.5A的安 培表
并联分流电阻R= 0.200Ω
01.5
21.0
0
31.5
mAA
电功 电功率
电场线 I
U
若经时间t,有q通过 q 导体右端横截面。
等效于将q从左端 移到右端！
mVA
R
并联电路
R1 I1 U1
R2 I2 I
U=U1=U2=‥‥‥=Un
I=I1+I2+‥‥‥+In
111 ......1
R R1 R2
Rn
︰︰ ︰
A U2
B
1I I1I2. . ..I.n.
RU
U
Rn In
I1 I2 ......In
U1 U2
Un
Un
两电阻R1、R2并联时R
R1R2 R1 R2
《恒定电流》 全章基本概念
电源
I
+++A+++
--
-
B
-
-
A
B
只有短暂的电流
+++A+++
--
-
B
-
-
有持续的电流
• 电源：能把电子从正极搬回负极（从A搬回
B），正极、负极（A、B）保持着一定的正、
负电荷，正极、负极（A、B）周围存在着
稳定的电场，正极、负极（A、B）间存在
着持续的电势差，电路中形成持续的电流。
电动势在数值上等于非静电力把1C正电荷经 电源内从负极移送到正极所做的功。
电动势表示电源将其他形 式的能转化为电能的本领
• 电动势由电源中非静电力的特性决定，跟 电源的体积 无关，跟外电路无关 。
• 电源内部由导体组成的，有电阻，叫电源 的内阻。
• 电池的容量——电池放电时能输出的总电 荷量（单位：A·h、mA·h）
并联电路的总电阻小于任一支路的电阻
U
n个相同电阻rΒιβλιοθήκη 联，总电阻R=r/nI1R1=I2R2=‥‥‥=InRn=U I∝1/R
量程I
A
Ig R
g
IR
R
安培表
怎样将电流表（Ig、Rg）改装 成量程为I=nIg的安培表？ IR=I-Ig IRR=IgRg R=IgRg/IR=IgRg/（I-Ig)
并联分流电阻 R=Rg/(n-1) 安培表内阻 RA=Rg/n=IgRg/I （n为电流量程的扩大倍数，I为量程）
P=P热=U2/R (纯电阻电 路) 非纯电阻电路（含电动 W ＞ 机、电解槽、充电器） QU ＞ IR P ＞ P热
I=U/R U=RI U-I图线越陡，导体的电阻R越大
欧姆定律的适用范围
• I-U图像叫导体的伏安特性曲线。 • 金属导体（温度不变）、电解液导电时欧
姆定律适用，I∝U，R恒定不变，I-U图线 为过原点的直线，这类元件叫线性元件。 • 气体、半导体导电时欧姆定律不适用，I与 U不成正比，R是变化的，I-U图线为曲线， 这类元件叫非线性元件。
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电源把流到负极的正电荷从 负极经电源内部搬回正极时， 所受静电力为阻力，必有非 静电力做功，使电荷的 电势能增加。
电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势 能（电能）的装置。如：电池——化学作用、化学能 转化为电能；发电机——电磁作用、机械能转化为电 能。
电动势
• 在不同电源中，非静电力做功的本领也不同。 • 定义——电源的电动势E=W非/q • 电动势的单位：V • 电动势的物理意义:
在时间t内，电场力做功（电流做功、电功）
W=qU W=IUt (普适)
电场力做功的快慢——电功率 P=IU（普适）
电场力做功（电流做功），电势能（电能）转 化为其他形式的能
焦耳定律
实验定律：Q=I2Rt (普适)
P热=I2R (普适)
纯电阻电路（只含 白炽灯、电炉等）
W=Q (纯电阻电路) U=IR (纯电阻电路)