高中物理 第七章恒定电流学案 新人教版选修3-1

第七章 恒定电流

新课标要求 1．内容标准

（1）观察并尝试识别常见的电路元器件，初步了解它们在电路中的作用。 （2）初步了解多用电表的原理。通过实际操作学会使用多用电表。 例1 以多用电表代替学生用电表进行各种电学实验。

例2 以多用电表为测量工具，判断二极管的正、负极，判断大容量电容器是否断路或者漏电。 （3）通过实验，探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律。 （4）知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律。 （5）测量电源的电动势和内阻。

（6）知道焦耳定律，了解焦耳定律在生活、生产中的应用。 例3 观察常见电热器的结构，知道其使用要点。

（7）通过实验，观察门电路的基本作用。初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用。 （8）初步了解集成电路的作用。关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况。

2．活动建议

（1）分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的I－U特性曲线，对比它们导电性能的特点。 （2）用光敏二极管和微型话筒制作楼道灯的光控-声控开关。 （3）收集新型电热器的资料，了解其发热原理。 （4）制作简单的门电路。

（5）利用集成块制作简单的实用装置

第一单元 部分电路（教师版） 考点解读 知识要点 一、电流 1．定义：电荷的定向移动形成电流．此处的“电荷”指自由电子、正离子和负离子．电荷有三种速率：电子热运动速率、电荷定向运动速率和电流的传导速率．电路中由电源、导线等电路元件共同形成导线内的电场，电流的形成依靠电荷定向的运动 ． 2．电流的方向 规定和正电荷定向移动的方向一致 ，和负电荷定向移动的方向相反． 3．电流的定义式：I=q/t，（不能说正比于q，反比于t），其中q是时间t内通过导体某横截面的电量．对于电解液导电和气体导电，通过某一横截面的电量应为正、负离子电量的绝对值之和.在国际单位中电流的单位是安培(A），是国际36典型例题 【例1】如图7-1-1所示，两个截面不同，长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端电压为U ，则 图 7-1-1 ( ) A．通过两棒的电流强度不相等 B．两棒的自由电子定向移动的平均速率不同 C．两棒内的电场强度不同，细棒内场强 E１大于粗棒内部场强E２ D．细棒的电压 U１ 大于粗棒的电压U２ 【例2】在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在高压 U 作用下被加速，形成电流强度为I荧光屏上的高速电子全部被屏吸收．问：（1）在 t 内打到荧光屏上的电子数为多少？（2）荧光屏受到的平均作用力为多大？ 单位制中七个基本单位之一，1A=10mA=10 μΑ 的平均电流，设电子质量为 m ，电量为e，如果打在4．电流的微观表达式：I=nqsv (n为单位体积内自由电荷数，q为单个自由电荷电量，s为导线横截面积，v为自由电荷 自由电荷定向运-5动的速率 ，(约为10 m/s)，上式中n若为单位长度的自由电荷数，则I= nqv ． （例1、例2 针对练习1、2） 二、电阻 用心 爱心 专心

1．定义：导体两端的电压和通过它的电流的比值 ． 2．定义式：R=U/I 3．单位：欧姆，国际符号Ω 4．对电阻的理解：金属导体中的电流是自由电子的定向移动形成的，自由电子在定向移动中要跟金属离子频繁碰撞，这种碰撞阻碍了电子的定向移动，从而不断地把定向移动的动能传给离子，使离子的热运动加剧，使电能转化为内能，导体的温度升高，电阻就是表示这种阻碍作用的物理量． 5．注意：对给定的导体，它的电阻是一定的，由其本身的性质决定．因此，不管导体两端有无电压，大小如何，电阻是一定的；不管导体内是否有电流流过，电流大小如何，电阻是一定的． （例3） 三、电阻定律 1．内容： 在一定温度下，导体的电阻跟导体本身的长度成正比，跟导体的横截面积成反比 ． 2．公式：R?? 【例3】当电阻两端的电压变为原来的1时，2流过电阻的电流减少0.5A，则当电阻两端电压增为原来的2倍时，流过电阻的电流多大？ 【例4】某同学做三种导电元件的导电性质实验，根据所测数据分别绘制了三种元件的I－U 图像，图7-1-2 a、b、c示 ,则下列判断正确的是 （ ） L，ρ为材料的电阻率，S单位为欧姆米（Ω﹒m），与材料种类和温度有关． 3．对电阻定律的理解：（1）只适用于金属导体（但其它任何材料都有对应的电阻率）． （2）因为ρ随温度而变化，故计算出的是某一特定温度下的电阻． 图 7-1-2 （3）该式是电阻大小的决定式，R=U/I是电 阻的定义式． 4．金属的电阻率随温度升高而有所增加；半A．只有 b 正确 导体的电阻率随温度的升高或杂质浓度的增大B．a 、c 图曲线肯定是误差太大 而急剧减少；某些合金的电阻率几乎不受温度的C．a 、c 不遵从欧姆定律，肯定是不可能的 影响． 5．超导体：有些物体在温度降低到绝对零度D．a、b 、c 三图像都可能正确，并不一定有附近时，电阻会突然减小到无法测量的程度，这较大的误差 种现象叫超导现象，发生超导现象的物体叫超导 体，材料由正常状态转变为超导状态的温度叫做转变温度TC，各种材料的超导转变温度TC各不相 同，一般都较低． 6．探究金属丝的电阻与其影响因素的定量关 系 原理：把金属丝接入电路中，用电压表测金 属丝两端的 电压 ，用电流表测金属丝中的 电流 ，利用欧姆定律 R=U/I 得到金属丝的 电阻R．用米尺量得金属丝的 长度 ，用 螺旋测微器 测金属的 直径 ，求得其面积S= ?()2． 方案一：控制变量法 （1）把材料、横截面积相同，但长度不同的金属丝先后接入电路中，探究金属丝电阻和长度的关系 R∝L ． （2）把材料、长度相同，横截面积不同的金属丝先后接入电路中，探究金属丝电阻和横截面1积的关系 R∝． S（3）把长度、横截面积相同，但不同材料的金属丝先后接入电路中，探究金属丝电阻和材料d2 【例 5】( 2000春季高考） A 、B 两地间铺有通讯电缆，长为 L ，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆．在一次事故中经检查断定电缆上某处的绝缘保护层损坏，导致两导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线之间接人一个电阻．检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置：（1）令B 端双线断开，在A 处测出双线两端用心 爱心 专心

的关系 R∝? ． 方案二：逻辑推理法 根据电阻的串并联知识进行逻辑推理导体电阻的关系，然后通过实验探究电阻与导体长度面积和材料的关系． （例4 针对练习3、4 ） 四、部分电路欧姆定律 1．内容： 通过某段电路的电流跟导体两端的电压成正北，跟导体本身的电阻成反比 ． 2．公式：I=U/R 3．用图像表示：I—U图像中，是过原点的一条直线，直线的斜率k=I/U=1/R；在U—I图像中，也是过原点的一条直线，直线的斜率k′=U/I=R． 4．适用条件：适用于金属导电和电解液导电 ，不适用气体导电 ．其实质是只适用于电流的热效应． （例5 针对练习5 ） 五、串、并联电路的特点 1．串联电路 （1）电流关系：I1?I2???In． （2）电压关系：U?U1?U2???Un． （3）电阻关系：R?R1?R2???Rn． （4）功率关系：U1/U2=R1/R2=P1/P2 即两个串联的电阻分电压、功率与各分电阻的值成正比 2．并联电路 （1）电流关系：I?I1?I2?I3???In． （2）电压关系：U?U1?U2???Un． （3）电阻关系：间的电阻 RＡ（2）A 端的双线断开，在 B 处测出双线两端的电阻 RＢ ；（3）在A 端的双线间加一已知电压UＡ，在 B 端间用内阻很大的电压表测量出两线间电压UＢ．试由以上测量结果确定损坏处的位置． 【例 6】两个用电器的额定电压都是6V ，额定电流分别是 0.1A 和 0.3A ． （1）把这两个用电器并联后接在电压为8V 的电路中，要使它们正常工作，应附加多大电阻怎样连接，功率至少需多大？ （2）如果把它们串联后接在 12V 的电路上，要使它们正常工作应该怎样做？ 【例7】有一用电器的铭牌上标明额定电压为 1111． ?????RR1R2Rn（4）功率关系：I1/I2= P1/P2=R2/R1 即两个并联的电阻分电流、功率与各分电阻的值成反比 3．分电阻和总电阻的关系 当电键接通或断开，改变电路结构，或者移动滑动变阻器滑键，改变某一部分电阻时，总电阻的变化规律满足： （1）当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，电路中总电阻一定 增大（或减小）； （2）若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻 增大 ；若电键的通断使并联支路增多时，总电阻 减小 ； （3）如果R1+R2=恒量，则R1=R2时并联的电阻 最大 ；且R1、R2差别越大总电阻 越小 ．如图7-1-3所示，由R1、R2和R组成双臂环路．当100V , 额定功率因字迹不清而无法辨认，但该用电器有显示是否处于正常工作状态的装置，现将该用电器与一阻值为（O ～100Ω)的滑动变阻器连接后，接在输出电压为 220V 的电源两端． （1）为使用电器安全正常地工作，应采用怎样的接法？试说明理由并画出电路图 （2）在正确连接的电路中，当用电器正常工作时通过电源的电流为2.4A 试求用电器消耗的电功率与整个电路消耗的电功率之比． AR1P支路和AR2P支路总阻值相等时，RAB最大；当P滑到某端，使某一支路阻值最小时，RAB最小． 用心 爱心 专心

R1 A R2 R P B 【例8】微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为 图7-1-3 0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？ 【例 9】试对图示电路图7-1-6、图7-1-7 进行简化，并指出电流表测量的对象． （例6 针对练习6） 六、电功和电功率 1．电功：实际是电场力做功，是电能转化成其它形式能（如热、磁、机械、光）的过程W?qU?UIt 适用于一切电路W?I2Rt?U2t/R 适用于纯电阻电路 2．焦耳定律：电流通过直流电阻为R的导体2时，t时间内导体上产生的热量，即电热Q=IRt 3．电功和电热：当电流通过一段纯电阻电路时，电能全部转化为内能，电功等于电热W=Q即UIt=I2Rt当电流通过一段非纯电阻电路（电动机、电解槽、蓄电池等）时，电能的一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能，故电功W=UIt 大于电热Q=I2Rt，UIt?I2Rt?E其它 4．电功率： P=W/t=UI 适用于一切电路 P=I2R=U2/R 适用于电热 5．额定电压与实际电压、额定功率与实际功率 （1）额定电压指用电器正常工作时的电压，这时用电器消耗的功率为额定功率．但有时加在用电器上的电压不等于额定电压，用电器不能正常工作，这时加在用电器上的电压就称之为实际电压，用电器消耗的功率为实际功率．要注意，在一些问题中“额定”和“实际”往往不相等． （2）用电器接入电路时的约定：①纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变；②用电器的实际功率超过额定功率时，可认为它将被烧毁；③没有注明额定的用电器接入电路时，认为其工作的物理量均小于其额定值，能安全使用． （3）纯电阻电路中，几个电阻串联阻值大的功率大，并联时阻值小的功率大． （例7 、例8 针对练习7） 图7-1-6 图7-1-7 疑难探究 七、等效法处理混联电路 稍复杂混联电路的等效化简方法 1．电路化简原则 （1）无电流的支路化简时可去除； （2）等电势的各点化简时可合并； （3）理想导线可任意长短； （4）理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路； （5）电压稳定时电容器认为断路． 2．常用等效化简方法 （1）电流分支法： a．先将各结点用字母标上； b．判定各支路元件的电流方向（或可能方向）；c．按电流流向，自左到右将各元件、结点、分支逐一画出；d．加工整理． 图7-1-8 【例10】（2000全国高考）图7-1-8示为一电路板的示意图， a、b、c、d 为接线柱， a、d 与22OV 的交流电源连接， ab 间、bc 间、cd 间分别连接一个电阻．现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b、d 两点间以及 a、c 两点间的电压均为220V 由此可知 （ ） A．ab 间电路通，cd 间电路不通 B．ab 间电路不通，bc 间电路通 C．ab 间电路通，bc 间电路不通 用心 爱心 专心