高2物理選修3-1知識點 第二章 恒定電流
第1節 電源和電流
一、電源
電源就是把自由電子從正極搬遷到負極的裝置。(從能量的角度看，電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉變為電能的裝置)
二、電流
1. 電流：電荷的定向移動形成電流。
2. 產生電流的條件
(1)導體中存在著能夠自由移動的電荷
金屬導體——自由電子 電解液——正、負離子
(2)導體兩端存在著電勢差
三、恒定電場和恒定電流
1. 恒定電場：由穩定分布的電荷產生穩定的電場稱為恒定電場。
2. 恒定電流: 大小、方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流。
四、電流(強度)
1. 電流：通過導體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時間t的比值叫做電流，即：單位：安培(A) 常用單位：毫安(mA)、微安(μA)
2、電流是標量，但有方向規定正電荷定向移動方向為電流方向
注意：
(1)在金屬導體中，電流方向與自由電荷(電子)的定向移動方向相反;
(2)在電解液中，電流方向與正離子定向移動方向相同，與負離子走向移動方向相反,導電時，是正負離子向相反方向定向移動形成電流，電量q表示通過截面的正、負離子電量絕對值之和。
第2節 電動勢
一、電動勢
(1)定義：在電源內部，非靜電力所做的功W與被移送的電荷q的比值叫電源的電動勢。
(2)定義式：E=W/q
(3)單位：伏(V)
(4)物理意義：表示電源把其它形式的能(非靜電力做功)轉化為電能的本領大小。電動勢越大，電路中每通過1C電量時，電源將其它形式的能轉化成電能的數值就越多。
二、電源(池)的幾個重要參數
(1)電動勢：它取決于電池的正負極材料及電解液的化學性質，與電池的大小無關。
(2)內阻(r):電源內部的電阻。
(3)容量：電池放電時能輸出的總電荷量。其單位是：A·h，mA·h.
第3節 歐姆定律
一、導體的電阻
(1)定義：導體兩端電壓與通過導體電流的比值，叫做這段導體的電阻。
(2)公式：R=U/I(定義式)
說明：
A、對于給定導體，R一定，不存在R與U成正比，與I成反比的關系，R只跟導體本身的性質有關。
B、這個式子(定義)給出了測量電阻的方法——伏安法。
C、電阻反映導體對電流的阻礙作用
二、歐姆定律
(1)定律內容：導體中電流強度跟它兩端電壓成正比，跟它的電阻成反比。
(2)公式：I=U/R
(3)適應范圍：一是部分電路，二是金屬導體、電解質溶液。
三、導體的伏安特性曲線
(1)伏安特性曲線：用縱坐標表示電流I，橫坐標表示電壓U，這樣畫出的I-U圖象叫做導體的伏安特性曲線。
(2)線性元件和非線性元件
線性元件：伏安特性曲線是通過原點的直線的電學元件。
非線性元件：伏安特性曲線是曲線，即電流與電壓不成正比的電學元件。
四、導體中的電流與導體兩端電壓的關系
(1)對同一導體，導體中的電流跟它兩端的電壓成正比。
(2)在相同電壓下，U/I大的導體中電流小，U/I小的導體中電流大。所以U/I反映了導體阻礙電流的性質，叫做電阻(R)
(3)在相同電壓下，對電阻不同的導體，導體的電流跟它的電阻成反比。
第4節 串聯電路和并聯電路
一、串聯電路
1.串聯電路的基本特點：
2.串聯電路的性質：
等效電阻： 電壓分配： 功率分配：
二、并聯電路
1.并聯電路的基本特點：
2.并聯電路的性質：
等效電阻： 電流分配： 功率分配：
第5節焦耳定律
一、電功和電功率
(一)導體中的自由電荷在電場力作用下定向移動，電場力所做的功稱為電功。適用于一切電路.包括純電阻和非純電阻電路。
1、純電阻電路：只含有電阻的電路、如電爐、電烙鐵等電熱器件組成的電路，白熾燈及轉子被卡住的電動機也是純電阻器件。
2、非純電阻電路：電路中含有電動機在轉動或有電解槽在發生化學反應的電路。
在國際單位制中電功的單位是焦(J)，常用單位有千瓦時(kW·h)。
1kW·h=3.6×106J
(二)電功率是描述電流做功快慢的物理量。
額定功率：是指用電器在額定電壓下工作時消耗的功率，銘牌上所標稱的功率。
實際功率：是指用電器在實際電壓下工作時消耗的功率。
用電器只有在額定電壓下工作實際功率才等于額定功率。
二、焦耳定律和熱功率
(一)焦耳定律：電流流過導體時，導體上產生的熱量Q=I 2Rt
此式也適用于任何電路，包括電動機等非純電阻發熱的計算.產生電熱的過程，是電流做功，把電能轉化為內能的過程。
(二)熱功率：單位時間內導體的發熱功率叫做熱功率。
熱功率等于通電導體中電流I 的二次方與導體電阻R 的乘積。
(三)電功率與熱功率
1、區別：
電功率是指某段電路的全部電功率，或這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓和通過的電流強度的乘積。
熱功率是指在這段電路上因發熱而消耗的功率.決定于通過這段電路電流強度的平方和這段電路電阻的乘積。
2、聯系：
對純電阻電路，電功率等于熱功率;
對非純電阻電路，電功率等于熱功率與轉化為除熱能外其他形式的功率之和。
(四)電功和電熱的關系
1、在純電阻電路中，電流做功，電能完全轉化為電路的內能.因而電功等于電熱，有：
2、在非純電阻電路中，電流做功，電能除了一部分轉化為內能外，還要轉化為機械能、化學能等其他形式的能.因而電功大于電熱，電功率大于電路的熱功率。.即有：W=UIt=E機、化+I2Rt或UI=I2R+P其他(P其他指除熱功率之外的其他形式能的功率)
第6節 導體的電阻
一、電阻定律
電阻定律：實驗表明，均勻導體的電阻R跟它的長度l成正比，跟它的橫截面積S成反比，用公式表示為
1. ρ表示材料的電阻率，與材料和溫度有關;
2. l表示沿電流方向導體的長度;
3. S表示垂直于電流方向導體的橫截面積。
二、電阻率
(一)電阻定律中比例常量ρ跟導體的材料有關,是一個反映材料導電性能的物理量，稱為材料的電阻率.ρ值越大，材料的導電性能越差。
(二)電阻率的單位是Ω·m，讀作歐姆米，簡稱歐米。
(三)材料的電阻率隨溫度的變化而改變，金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。錳銅合金和鎳銅合金的電阻率受溫度影響很小，常用來制作標準電阻。
(四)各種材料的電阻率一般都隨溫度的變化而變化。
1、金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。
2、半導體(熱敏電阻)的電阻率隨溫度的升高而減小。
第7節 閉合電路歐姆定律
一、閉合電路
外電路：電源的外部叫做外電路，其電阻稱為外電阻，R。
外電壓 U外：外電阻兩端的電壓。常也叫路端電壓。
內電路：電源內部的電路叫做內電路，其電阻稱為內電阻，r。
二、閉合電路歐姆定律
閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比。這一結論稱為閉合電路歐姆定律。
三、路端電壓跟負載的關系
(一)路端電壓：外電路兩端的電壓叫做路端電壓。
(二)路端電壓是用電器(負載)的實際工作電壓。
電動勢為E ， 內阻為r=E / I短
注意：
1、U—I圖象是一向下傾斜的直線,路端電壓隨電流的增大而減小。
2、圖象的斜率表示電源的內阻,圖象與縱軸的交點坐標表示電源電動勢，與橫軸的交點坐標表示短路電流。
3、斜率大，內阻大。
四、測量電源的電動勢和內電阻
(一)電路圖
(二)實驗數據處理方法比較：
1、計算法：原理清晰但處理繁雜，偶然誤差處理不好。
2、作圖法：原理清晰、處理簡單，偶然誤差得到很好處理，可以根據圖線外推得出意想不到的結論。
第8節 多用電表的原理
一、內部結構
測量時，黑表筆插入“-”插孔，紅表筆插入“+”插孔，并通過轉換開關接入與待測量相應的測量端。使用時，電路只有一部分起作用。
二、測量原理
(一)測直流電流和直流電壓的原理，就是電阻的分流和分壓原理，其中轉換開關接 1 或 2 時測直流電流;接 3 或 4 時測直流電壓;轉換開關接 5 時，測電阻。
(二)多用電表電阻擋(歐姆擋)原理。
(責任編輯：彭海芝)
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