高中物理选修恒定电流

2020/6/7
分压外接 _
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分压内接
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二、电流表G改为电压表V
1、电流表改装电压表的原理： 串联一个电阻，分担一部分电 压
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【例】满偏电流Ig=500uA，内阻Rg=200Ω的电流 表G, 要把它改装成为量程为3V的电压表，应串联 一个多大的分压电阻。
解：满偏电压 Ug=Ig·Rg=0.1V
需电阻分压 UR=U量程-Ug=2.9V
分压电阻 RUR 5.8103
Ig
或直接由下式来求
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Ig
U量程 R Rg
2、分压电阻的计算
即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标,用测出的几 组I、U值画出U-I图象(如图2)所得直线跟纵轴的交点 即为电动势E值,图线斜率的绝对值即为内电阻r的值.
实验器材:
待测电池，电压表( 0-3V ), 电流表（0-0.6A）， 滑动变阻器（10Ω）， 电键2020，/6/7 导线。
实验步骤: 1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按电路图 连接好电路。 2．把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。 3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数， 记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组I、 U的值。 4．打开电键，整理好器材。 5．处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动 势和内电阻的值。
R
RA
时用内接法 R测 ＞R真 时用 外接法 R测＜ R真
⑵ 试触法 ①条件：未给出R的估计阻值 ②选择方法：将电压表分别接a、b两点
Ra b A
V
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2、限流与分压 ⑴ 电路特点
电路图
限流
R0 b R a
εk
滑动头从a滑向b
R0上电压变化范围 ( 设r=0 )
R0 ε R0 + R
ε
5.将测得的R、l、d值,代入电阻率计算公式 中，计算出金属导线的电阻率。
6．20拆20/6/7去实验线路，整理好实验器材。
一. 实验目的 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线
描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律．
二. 实验原理
测出多组小灯泡的U、I,并绘出I-U图象.由图象的斜率反映电阻与温度的关系
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3）测量电阻Rx
被测电阻为Rx，I
E
指到某确定位置 Rg RrRx
，指针
表头电流I与电阻 Rx一一对应，但不 是线性关系，表盘 刻度不均匀
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七、多用电表的原理
量1、程电多路用图：电 中正确的是
() 置时，测的
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2、构造：
表头 测量电路 转换开关 红黑表笔
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四、电功 电功率焦耳定律（实验定律）
(1)、电功 1、电流做功实质上是电场力推动自由电荷定向移动所 做的功. 2、电流做功的过程伴随着电能和其它形式的能的转化. 3、表达式 W＝UIt （定义式）
(2)、电功率
1、表示电流做功快慢的物理量 2、表达式 P＝UI （定义式）
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(3)、焦耳定律（实验定律）
1、内容： 2、公式 Q＝I2Rt （定义式）
(4)、两种电路 1、纯电阻电路：
W＝UIt＝I2Rt P＝UI＝I2R Q＝I2Rt＝UIt＝W 2、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧 姆定律不再适用 电功 W＝UIt≠I2Rt 电功率 P＝UI≠I2R 电热 Q＝I2Rt≠UIt
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七.电源的功率和效率
①电源的总功率 PE=EI ②电源的输出功率P出=UI
⑴功率： ③电源内部消耗的功率Pr=I 2r 讨论：电源的输出功率
可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，
而当内外电阻相等时， 电源的输出功率最大为
Pm
E2 4r
P出 Pm
⑵电源的效率：
P U R O r
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注意事项: 1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜 大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。
2．要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，
3．在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或 使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的 点可舍去不予考虑。
4．干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不 会比电动势小很多，这时，在画U-I图线时，纵轴的刻 度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当 值开始（横坐标I必须从零开始）。但这时图线和横轴 的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样 还是电源的内阻，这时要特别注意计算斜率时纵轴的 刻度2020不/6/7 从零开始。
2020/6/7Βιβλιοθήκη 2020/6/7四、多量程电压表
1、电路图：
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五、多量程电流表
1、电路图：
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测金属丝电阻率实验步骤: 1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各 测一次直径,求出其平均值d,计算出导线的横截面积S. 2．按如图所示的原理电路图连接好 用伏安法测电阻的实验电路。
分压电阻 RUR U量程 IgRg
Ig
Ig
电压表内阻
RV
Rg
RU量程 Ig
注意：电压表量程越大，分压电阻越大， 这就是通常电压表内阻很大的原因。
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三、把表头G改为电流表A
1、表头改装电流表的原理：
并联一个电阻，分担一部分电 流
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【例】满偏电流Ig=500uA, 内阻Rg=200Ω的电流表 G, 若把它改装成为量程为3A的电流表，应并联一 个多大的分流电阻？
六、欧姆表原理
1、电路图： 2、构造：
表头 电源 可变电阻
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3、原理：
1）两表笔短路调零
相当于被测电阻Rx＝0,
调节R使
I
Ig
Rg
E Rr
表头电流满偏Ig处，对 应欧姆表零刻度(右侧)
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2）两表笔断路 相当于被测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针 不偏转 表头电流I＝0处， 对应欧姆表∞刻度 (左侧)
偏角大 表头指针
中 间 附 近
读数
偏角小
倍率
阻值等于读数乘倍率
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注意点：
1、多用电表在使用前，一定要观察指针是否指向电流 的零刻度。若有偏差，应调整机械零点 2、合理选择倍率，使指针尽可能靠近刻度盘的中央位置 3、换用欧姆档的量程时，一定要重新调整欧姆零点 4、待测电阻要跟别的元件和电源断开 5、不要用手碰触表笔的金属 6、要用欧姆档读数时，阻值等于表头示数乘以选择开关所 指的倍率 7、使用完毕应当拔出表笔，并把选择开关旋至OFF档或 交流电压最高档
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机械调零：在表盘和选择开关之间还有一个定位螺丝,用
它可以进行机械调零，即旋转该调零螺丝，在不接入电
路 中 时 ， 可 使 指 针 指 在 左 端 电 流 “ 0” 刻 线 。 （ 即 电 阻
“ ”处） 返 回
返
欧姆调零：将选择开关置于欧姆表某一挡后，红、黑
回
表笔短接，使指针指向右端电流满偏处。（即右端电
阻“0”位置）。
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I= E/(r+R0+rg+R)
E
欧姆调零:Ig=E/(r+R0+rg) R=0
r
Ig，rg R0
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使用欧姆档测电阻的步骤？
返回
步骤：
机械调零
欧姆档
选择倍率
换
换
小
倍
欧姆调零
率
大 倍 率
使指针尽可能靠 近刻度盘的中央 位置时读数误差 小.R=表头示数×
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五、路端电压：Ｕ＝Ｅ－Ｉr 讨论： I E
Rr
从上式可以看出： R↑→I↓，U外↑、U内↓，当R→∞时，I=0、U 外=E、U内=0（也称为断路时）
R↓→I↑，U外↓、U内↑，当R=0时， I=E/r（短路电流强度）U外=0、U内=E
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六、闭合电路的U-I图线
右图中a为电源的U-I图象； b为外电阻的U-I 图象； a的斜率的绝对值表示内阻大小； a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势； b的斜率的绝对值表示外电阻的大小； 两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和 路端电压; 该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率；
虚线和坐标轴所包围的面积等 于输出功率,
P出=4W
P总=EI=6W
= P出 / P总=4/6=67%
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1、内接法与外接法的选择
内接法
外接法
⑴ 临界电阻法 ①条件：已给出R的估计阻值 ②选择方法：令 R0= RARV
R A
V
R A
V
当 R＞R0 即 当 R＜R0 即
R ＞ RV
RA
R
RV ＞ R
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二、部分电路欧姆定律——实验定律 1、内容：导体中的电流跟导体两端电压成正比，
跟导体的电阻成反比。 2、表达式： I=U/R 变形式： R=U/I 3、适用条件：金属导电或电解质导电.不适用气体导电. 4、伏—安特性曲线
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三、电阻定律 1、内容：导体的电阻跟导体的长度成正比，跟它 的横截面积成反比。 2、表达式： R= L/S 3、电阻率ρ：与导体的材料和温度有关。 一般金属的电阻随温度的升高而增大。某些材料电 阻率降低到绝对零度附近时，减小到零，这种现象 称为超导。