1、第十章 稳恒电流第一讲 部分电路欧姆定律 电阻定律 半导体 超导体考点归纳分析一、电流1、电流：电荷的定向移动形成电流。注意：电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流。2、形成电流的条件：（1）存在自由电荷：金属导体自由电子，电解液正、负离子。（2）导体两端存在电压：当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流。电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流。3、电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。（1）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动方向相反；在电解液中，电流方向与正离子定移动方向相同，与负离子定向移动方向相
2、反。（2）电流是标量。它的运算不遵循平行四边形定则。4、电流的强弱电流I（1）定义：通过导体横截面的电荷量，跟通过这些电荷量所用的时间的比值称为电流：（2）单位：电流是物理学中七个基本物理量之一，相应的单位是基本单位，在国际单位制中，电流的单位是安培。简称安，符号是A。1ACs。常用单位还有毫安（mA）、 微安（A）。1A103 mA106A（3）直流电：方向不随时间变化的电流。恒定电流：方向和强弱都不随时间变化的电流。5、决定电流大小的微观量高导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个电荷的电荷量为q，电荷的定向移动速率为V，由可得。注意：自由电荷的定向移动速度很小，远小于电
3、场的传播速度（等于光速108），电路一接通，导线中以108的速率在各处建立电场，导线各处自由电子几乎同时开始定向移动，在整个电路中几乎同时形成电流。二、欧姆定律电阻、电阻对给定的导体，保持不变；对不同的导体一般不同。比值反映了导体对电流的阻碍作用，叫做电阻，用表示。、欧姆定律（）表述：导体中的电流跟导体两的电压成正比，跟导体的电阻成反比。（）公式表示：。（）电阻的单位：欧姆，简称欧，符号是，VA，常用的单位还有千欧（K）和兆欧（M）， 1M103K106。（）适用范围：金属导电和电解液导电。对气体导电不适用。三、导体的伏安特性、伏安特性曲线：导体中的电流随导体两端的电压变化的图线，叫做导体的伏
4、安特性曲线，如图所示。图线斜率的物理意义：斜率的倒数表示电阻。、线性元件和非线性元件符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件；不符合欧姆定律的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线，这种电学元件叫做非线性元件。四、电阻定律电阻率、电阻定律（）表述：导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比。（）公式表示：。、电阻率（）意义：电阻率跟导体的材料有关，是反映材料导电性能好坏的物理量，在数值上等于用该材料制成的长，横截面积为2的导体电阻值，电阻率大表示导电性能差。注意：电阻和电阻率有区别，电阻是反映对电流阻碍作用的大小。电阻
5、率是反映导电性能好坏，电阻率是影响电阻的一个因素。（2）单位：欧姆米，简称欧米，符号是m。（3）电阻率与温度有关金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性可制成电阻温度计，但有的合金电阻率几乎不受温度的影响，可制成标准电阻。注意：电阻率与温度有关也是导体材料本身的属性。五、半导体1、半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，而且电阻不随温度的增加而增加，反随温度的增加而减小的材料称为半导体。 2、特性：改变半导体的温度、受光照射、在半导体中掺入微量杂质等，都会使半导体的导电性能发生显著的变化，这些性能是导体和绝缘体没有的。 3、应用及发展：制作半导体传感器、晶体二极管、三极管等电子器件，制作集成
6、电路。半导体制造技术的发展为推进微电子技术的应用开辟了广阔的前景。六、超导体1、超导体现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为零，这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体。2、转变温度TC：材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度。重难点突破一、在电解液导电或气体电离导电时，是正负离子向相反方向移动形成电流，而金属导电是电子定向移动形成电流。在用公式计算电流强度时应引起注意。二、欧姆定律中的U、I、R是对应于同一个研究对象而言的，三都有严格的对应关系，切忌乱套公式，电阻R是由导体本身的性质决定的
7、，与外加电压U无关。欧姆定律只适用纯电阻电路，有适用于非纯电阻电路。三、伏安特性曲线的应用：在坐标系中，用横轴表示电压U，纵轴表示电流I，画出I随U变化的图象叫做伏安特性图线。定值电阻的导体的伏安特性图线是一条过原点的直线。四、电阻率跟温度的关系，电阻定律。各种材料的电阻率都随温度而变化，金属的电阻率 随温度升高而增大（应用：制成电阻温度计）；半导体和电介质的电阻率随温度的升高而减小（半导体的电阻率随温度变化较大，应用：可制成热敏电阻）；有些合金如锰铜、康铜的电阻率几乎不受温度变化的影响（应用：可制做标准电阻）；当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零，成为超导体。电阻定律告诉
8、我们导体的电阻决定因素是什么，它与导体两端的电压无关。第二讲 串、并联电路 电功和电功率考点归纳分析一、串联和并联电路1、电阻的串联（1）基本特点电路中各处的电流相等：I2。总电压等于分电压之和： 12。（）重要推论总电阻等于各个分电阻之和：2。电压按跟电阻成正比分配：。功率按跟电阻成正比分配：。总功率等于各电阻功率之和：1 2。2、电阻的并联（1）基本特点各支路两端电压相等：U12。总电流等于各支路电流之和：12。（2）重要推论总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和：。电流按跟电阻成反比分配：1122。功率按跟支路电阻成反比分配：PRP1R1P2R2。总功率等于各支路功率之和：1 2。二、电路
9、的识别和简化在并联中必有节点，可用节点电流法来分析。在串联中随着电流的流向，电阻上的电势逐渐降低，可胡电势法来分析。1、理想的电流表内阻为零，看成短路。2、理想的电压表内阻无穷大，看成断路。、 电容器在电路达稳定时，看成断路。、 凡等势的点，既可看成短路，又可看成断路。三、电功和电功率1、电功（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常说的电流所做功，简称为电功。（2）公式：PUIt。电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。注意：电功的计算式PUIt对在恒定电流下的任何一段电路或用电器均成立。（3）单位：在国际单位制中是焦（J），常用单位有
10、千瓦时（KWh），1KWh3.6106J.2. 电功率：表示电流做功的快慢（1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。（2）公式：PUI一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积。（3）单位：在国际单位制中是瓦（W），常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（KW）。1KW103W106W。（4）额定功率和实际功率用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率，用电器只有在额定电压工作实际功率才等于额定功率。四、电功率和热功率1、电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程，电动机把电能转化为机械能；电解槽把电能转化为化学能；电热器把电能转化为热能。
11、2、焦耳定律、热功率在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞。把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将电能完全转化为内能。（1）焦耳定律：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二资助方、导体的电阻R和通电时间t三者的乘积：QI 2 R t。焦耳定律不仅适用于纯电阻电路，还适用于非纯电阻电路。纯电阻电路：只含有电阻的电路，如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件。非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路。（2）热功率：单位时间内导体的发热功率叫
12、做热功率，热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积。3、电功率与热功率（1）区别：电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积；热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率。决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积。（2）联系：对纯电阻电路，电功率等于热功率，P电P热；对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和：P电P热P其他。重难点突破一、电路等效简化的原则与方法在形式较为复杂的电路中，导体间的串、并联关系不很明显，这时需要将电路等效变换成较为规则的电路，以便认识其串、并联关系。（1）画
13、等效电路的原则是：在电路图中，导线的电阻值一般看做零，因此，其长度可任意伸长或缩短，形状可任意改变。若题中明确给也导线具有电阻，则应在等效电路图中画出其等效电阻。这样，既直观又不易产生误解。电路中的电压表和电流表是用来指示电路中的电压值和电流值的，若题目要求考虑电表对电路的影响，应把电表的电阻当做电路的一部分，画在等效电路图中；若题目不要求考虑电表对电路的影响，即把电压表和电流表看做是绝对理想的（RV，RA），画等效电路时电表可不画入电路图，而用导线将原电流表处短接，将电压表摘除断路，使电路更简化直观。无电流的支路先除去，电势相等的各点先合并。电压稳定时，电容器可当做断路处理。（）画等效电路图
14、时，常用的方法有：分支法、顺着电流方向逐级分析，如果没有接入电源或电流方向不明的。可假设电流方向。、每条支路的导体是串联关系。、用切断电路的方法帮助判断：当切断某部分电路时，其他电路同时也被断路的是与它成串联关系；其他电路仍然通路的是与它成并联关系的。电势法、把电路中的电势相等的点标上同样的字母，减少节点数。、把原电路中的节点按电势由高到低排列，画在草图上。、把原电路中的电阻接到相应的节点之间。二、分析电路故障时常采用的方法如下：、仪器检测法（）断点故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联。若电压表指针偏转，则该段电路中有断点。（）短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电
15、压时，再逐段与电路并联。若电压表示数为零时，该电路被短路；当电压表示数不为零，则该电路不被短路或不完全补短路。、假设法：已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用电流定律进行正向推理。推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路。直到找出发生故障的全部可能为止。例：变通照明电路的只白炽灯不发光了。电工师傅在检修时，拧下灯中的上盖，露出了两个接线柱、。然后用测电笔分别去接触接线柱和接线柱，结果发现，、两接线柱都能够使测电笔的氖管发光，根据这一现象，电工师傅就断
16、定了故障的性质及发生故障的部位。以下说法中你认为正确的是（）、短路，短路处必在灯口内；、短四季，短路处必在跟灯口连接的两根电线之间；、断路，必是跟灯口连接的两根电线有一根断了，且断掉的那根是零线，灯泡的钨丝肯定没有断；、断路，必是灯泡的钨丝断了，而不是连接灯口的电线断了。例：如图所示的电路中，电源的电动势，当开关接通后，灯泡和都不亮，用电压表测得各部分电压是Uab，ad，cd，由此可判定（）、L1和L2的灯丝都烧断了； B、L1的灯丝烧断了；C、L2的灯丝烧断了； D、变阻器R断路。三、电功与电热区别：电功是指某段电路上消耗的全部电能 ，决定于这段电路两端电压、通过的电流强度和时间的乘积，W功
17、；电热是指在这段电路上因发热而消耗的电能。决定于通过这段电路电流强度的平方、这段电路电阻和时间的乘积，热I2Rt，对引出电阻电路，电功等于电热；Q电Q热；对非纯电阻电路，电功等于电热与转化为除热能外其他形式的能之和，Q电Q热Q其他。例3：对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（ ）A、P=I2R； B、； C、P = U I； D、例4：有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时,电机不转,测得流过电动机的电流是0.4A;若把电动机接入2.0V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1.0A,求:(1)电动机正常工作的输出功率是多大?(2)如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住,电动机的发
18、热功率是多大?第三讲 闭合电路欧姆定律 含电容电路 黑盒问题考点归纳要件一、电动势1、电动势的概念，电源两端的电压由电源本身的性质决定，同种电源两极间电压相同，不同种电源两极间电压不同，为了表征电源的这种特性，引入电动势的概念。电动势用符号E表示，单位是伏特（V）。2、电动势的数值（1）电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压（电动势等于电源的开路电压）。（2）电源接有外电路时，电动势等于外电压与内电压之和，E外内。3、从能量角度理解电动势的物理意义。（） 电源的电动势在数值上等于电路中移动单位电荷时，电源提供的电能。（2）电动势的物理意义：电动势是描述电源把其他形式的能量转化为电能本领
19、大小的物理量。二、闭合电路欧姆定律1、表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比。跟内、外电路的电阻之和成反比。2、表达式：。三、电压跟负载的关系1、路端电压随外电阻变化的情况：RIU，反之亦然。2、两个特例：（1）外电路断路时：R，端；（）外电路短路时：，端。、电源的外特性曲线路端电压随电流变化的图象。（）图象的函数表达：。其图象如图所示。（）图象的物理意义：在纵轴上的截距表示电源的电动势。在横轴上的截距表示电源的短路电流。注意：若纵坐标上的取值不从零开始取，则该截距不表示短路电流。图象斜率的绝对值表示电源的内阻。四、闭合电路中的功率由于闭合电路中内、外电路的电流相等，所以由外内得E外内。、
20、电源提供的功率（电源功率）；、电源的输出功率（外电路得到的功率）外外；、电源内阻上的热功率：内内I2。五、电源的最大输出功率电源的输出功率等于路端电压跟电流强度的乘积，由闭合电路欧姆定律来分析可知，增大时减小，减小时增大，表明有极值存大。、电源的最大输也功率一个外电路是纯电阻的闭合电路总可以等效于如图所示的电路，电源的输出功率为：I2可见时，电源有最大输出功率：max。结论：当外电路的电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大。、从图线来看电源的输出功率（）输出功率随外电阻变化的图线如图所示；（）在电源外特性曲线上某点纵坐标和横坐标值的乘积为电源的输出功率，在图中的那块矩形的面积表示电源的输出功
21、率，当时，最大。、电源的效率由于电源内阻的存在，电源的输出功率仅占电源功率的一部分，另一部分为内阻上的发热功率。（）电源效率的定义：输出功率跟电源功率的比值叫做电源的效率；因为，I（R），所以电源效率可表示为：。（）当电源的输出功率达最大时，。在电工和电子技术中，根据具体情况。有时要求电源的输出功率尽可能性大些，有时又要求在保证一定功率输出的前提下尽可能提高电源的效率，这就要根据实际需要来选择适当的阻值。以充分发挥电源的作用。六、电源的外特性曲线和导体的伏安特性曲线、联系：它们都是电压和电流的关系图线；、区别：它们存在的前提不同，遵循的物理规律不同，反映的物理意义不同；（）电源的外特性曲线是在
22、电源的电动势用内阻一定的条件下，通过改变外电路的电阻使路端电压随电流变化的图线，遵循闭合电路欧姆定律。，图线与纵轴的截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻。（）导体的伏安特性曲线是在给定导体（电阻）的条件下，通过改变加在导体两端的电压而得到的电流随电压变化的图线，遵循（部分电路）欧姆定律。，图线斜率的倒数值表示导体的电阻。重难点突破一、动态直流电路的分析电路的变化通常由开关的通断、电阻的变化（如滑线变阻器阻值的变化）所引起。分析时要紧紧抓住由局部整体局部的思路，先由局部的电阻变化，由欧姆定律、串联电路的规律来分析整体的电阻、电流、电压的变化，然后再回到局部讨论相关物理量的变化。既要把全电路分解（
23、隔离）为各个部分加以分析，又要把各部分电路结合成一个整体加以考虑，一般要从总电流和各支路电流的关第，电动热和内外电路各部分电压的关系、电源的总功率和内外电路各部分消耗功率的关系三个方面来研究。例：如图所示，当滑动变阻器的滑动片向上端移动时，则电表示数的变化情况是：二、含有电容器的直流电路的分析与计算对于一个电容器要清楚以下几点：、稳态：根据，当电容器上的电压稳定后，电容器所带电荷量就是不变的，这时既无充电电流，也无放电电流，电容器相当于电路中的一处断路。、暂态。根据，若电容器上的电压是变化的，则电容器的电荷量也是变化的，这时，电容器扔充电或放电电流。因为该过程一般比较短暂，可称为暂态。、连续变
24、化，根据，若给电容加一个连续变化的电压，则电容器的带电荷量就会连续地变化，这时电容器有持续的充电或放电电流。例：如图所示的电路中，1，2，电池内阻可忽略。（）闭合，求稳定后通过1的电流？（）然后将开关断开，求这以后流过1的电量。（）开关断开以后，电源还输出多少电能？三、电学“黑盒子”问题黑盒子问题是电路结构未知的直流电路问题，解题中往往要采用逆向思维方式，灵活合理运用假设进行试探。、“纯电阻黑盒子”解题思路；将电势差为零的两接线柱短接。根据题给的测试结果，分析计算各接线柱之间的电阻分配，并画出电阻数目最多的两接线柱之间的部分电路。画出电路的剩余部分。、“闭合电路黑盒子”解题思路；将电势差为零的
25、两接线柱短接； 在电势差最大的两接线柱间画电源。根据题给的测试结果，分析计算各接线柱之间的电阻分配，并将电阻接在各接线柱之间。四、电源的最大输出功率一个外电路是纯电阻的闭全电路，电源的输出功率为：I2可见时，电源有最大输出功率：max。结论：当外电路的电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大。注意：对于内外电路上的宣传电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流的大小。例：如图所示，1，电源的电动势，内阻，2为变阻器，问：（1）要使变阻器获得的电功率最大，R2的值应是多大？这时R2的功率多大？（2）要使R1得到最大的电功率，R2的取值多大？R1的紧大功率多大？这时电源的效率多少？（3）调节R2的阻值
26、，能否使电源有最大的功率输出？为什么？五、伏安特性曲线的应用由电源的外特性曲线和导体的伏安特性曲线可以得出：电源的电动势E和内阻r，导体的电阻R。利用这一形象直观的功具，结合公式可以进行定性判定和定量计算。例4：如图所示中的图线a是某电源的外特性曲线，图线b是电阻R的伏安特性曲线，这个电源的内阻等于 。用晕个电源和两个电阻R串联形成闭合电路，电源的输出功率为 W。第四讲 电流表 电压表 电阻的测量考点归纳分析一、电流表和电压表扩大量程的计算内阻原理图使用电流表G（表头）Rg串在小电流电路中电流表IgRg=（I Ig）R1R1串联在被测电路中，电流从“”接线统计表流入电压表Ig（R2+Rg）R2
27、Rgg并联在待测电路上，“”接高电势点二、电阻的测量、伏安法测电阻接法电流表内接法电流表外接法电路图产生误差的原因电流表内阻的分压电压表内阻的分流绝对误差XRARRXR选用原则宜测大电阻X时选用宜测小电阻X时选用2、欧姆表测电阻（1）欧姆表的内电路图如图所示，其基本原理是闭合电路欧姆定律：即：RX与I有一一对应的非线性关系，其中R g为该挡欧姆表的内阻。（）电路原理图中注意电池正负极，电流表头正负接线柱和红、黑表笔间的关系。（）欧姆表使用时要经历选挡、调零、读数（表头示数倍率）、回“”挡等步骤（选挡以指针在该挡位中为最宜）。3、电阻测量，还有电桥、等效替代、比较等多种方法。重难点讲解：一、电流
28、表改装1、电流表的内阻Rg：电流表G的电阻Rg叫做电流表的内阻，一般为几百欧到几千欧。2、满偏电流Ig：电流表G指针偏转到最大刻度值时的电流Ig叫做满偏电流，一般为几十微安到几毫安。3、满偏满偏电压Ug：电流表G通过满偏电流时，加在电流表两端电压Ug叫做满偏电压。由欧姆定律可知UgIgRg，显然在这三个参数中只有两个是独立的。由于Ug、Ig较小，而一般实际测量的电流较大，电压较高，这就需要对G进行改斗蓬装，以满足实际测量的需要。二、把电流表G改为电压表V1、改装原理：利用串联电路的分压原理，将电流表G串联一只适当阻值的电阻R2，就可以改装成一定量程的电压表V，如上表所示。2、分压电阻R2：串联
29、电阻R2的作用是分担一部分电压，做这种用途的电阻叫分压电阻。3、电压表内阻RV：表头内阻Rg和分压电阻R2的总阻值为电压表内阻。RV=Rg+R2。三、把小量程的电流表G改装成大量程的电流表A1、改装原理：利用并联电路的分流原理，在电流表G两端并联一只适当阻值的电阻R1，就可以改装成较大量程的电流表A，如上表所示。2、分流电阻R1：并联电阻R1的作用是分担一部分电流，做这种用途的电阻叫分流电阻。3、电流表A的内阻RA：表头内阻Rg和分流电阻R1的并联值为电流表A的内阻：三、伏安法测电阻的电路选择1、伏安法测电阻的原理根据欧姆定律。用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流，即可由求出
30、电阻的阻值。2、伏安法测电阻的两种接法。（） 电流表内接法：测量值大于真实值，适用于测量阻值较大的电阻。（） 电流表外接法：测量值小于真实值，适用于测量阻值较小的电阻。四、滑动变阻器分压式和限流式接法选择。选择方法：通常变阻器以限流接法为主，但在下列三种情况下，必须选择分压连接方式。1、题目所提供的实验仪器，电表量程不够。2、变阻器电阻远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻阻值。在变阻器电阻远小于被测电阻时，若采用限流接法，即使变阻器滑动头从一端滑至另一端，电路中电流变化仍极小，此时也应采用分压电路。3、要求回答中某部分电路的电压从零开始连续变化。例如：改装成的电流表进行较准时，明确规定通过电流表的电流应从0连续调到1mA，这时的滑动变阻器就只能用分压接法。
