1、恒定电流知识解读江苏省如东县岔河中学 张志祥 1、知识网络：基本概 念电流强度I=Q/t I=nsve电压 U=W/q U=IR电阻 R=L/S R=U/I电动势 E=W非/q基本规 律电阻定律 R=L/S欧姆定律：部分电路 I=U/R， 闭合电路 I=E/(R+r)电功 W=qU=IUt电功率用电器功率 P=IU ( 对纯电阻P=I2R=U2/R) 电源总功率P=IE电源输出功率P=IU电源损失功率P=I2r电源效率=P出/P总=U/E基本实 验描绘小灯泡的伏安特性曲线探究影响电阻的因素测电源电动势和内阻逻辑电路的简单应用多用表的使用2典型例题分析：（1）电路实验题例1：影响物质材料电阻率的
2、因数很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，半导体材料的电阻率则与之相反随温度的升高而减小，某课题研究组在研究某种导电材料的用电器Z的导电规律时，利用如图（甲）所示的分压电路测得其电压与电流的关系如下表所示：U(V) 0.40 0.60 1.00 1.20 1.50 1.60U(A) 0.20 0.45 0.80 1.80 2.81 3.20（1）根据表中数据，判断用电器件Z可能由什么材料组成？（2）把用电器件Z接入如图（乙）所示电路中，电流表读数为1.8A，电池的电动势为3V，内阻不计，试求电阻R的电功率。（3）根据表中的数据找出该用电器件Z的电流随电压变化的规律并写出具体的表达式。解
3、析：（1）半导体材料 （2）查表I=1.8A时，Z的电压为1.2V，UR=Uz=1.8V，PR=IU=3.24W (3) 根据表中的数据找出该用电器件Z的电流随电压变化的规律是I=KUn，任选二组数据可列出：0.8=K0.8n 1.25=K 1n 将/得n=2 ,K=1.25 。例2：在做测量电源的电动势E和内电阻r的实验时，提供的器材是：待测电源一个，已知内阻为RV的电压表一个（量程大于电源的电动势），电阻箱一个，开关一个，导线若干。 （1）在下图的虚线框中画出实验电路图。 （2）为使测量的更加准确，多次改变电阻箱的阻值R设电压表相应的示数为U，以为纵坐标，画出的某种关系图线，该图线为一直线
4、，如图所示，由图线可得到直线在纵轴的截距为m，直线的斜率为k，则E=_，r=_。 图 解析：见图（a）或（b）（2）对电路a，为横坐标， ；对电路b，R为横坐标， VAABab上面两道实验题给我们的启发是：首先，要更加重视课本中的实验，高考的实验题不管是验证型实验还是探究实验都是以教材中规定实验的原理、方法和器材为基础编写出来的。例如今年江苏物理试题两道实验题第2题即从书本“探究加速度与力和质量的关系”改变而来。只有真正挖掘和理解了课本中的实验，才能为迁移运用奠定基础。其次，我们教师也应该认识到，课本中的实验仅仅是为我们提供了一套可行的实验设计方案和操作规程，但它决不是唯一可行的，也不一定是最
5、佳实验方案。我们应该着重从中领悟物理实验的设计思想、所运用的科学方法、规范的操作程序及合理的实验步骤。应从实际出发作合理的变通和大胆的改进，通过改变实验目的和要求、实验控制的条件、实验仪器等方法，培养学生运用实验思想方法、设计新的物理实验的能力。只有充分挖掘课本才能充分理解教材，才能在遇到新题凭借扎实的基本知识从容解决实际问题。（2）几种典型电路问题的分析方法例1：如图所示，电灯A标有“10V，10W”，电灯B标有“8V，20W”，滑动变阻器的总电阻为6，当滑动触头由a端向b端滑动的过程中(不考电灯电阻的变化)A 安培表示数一直减小，伏特表示数一直增大；B 安培表示数一直增大，伏特表示数一直减
6、小；C 安培表示数先增大后减小，伏特表示数先减小后增大；D 安培表示数先减小后增大，伏特表示数先增大后减小。解析：可以求得电灯A的电阻RA=10，电灯B的电阻RB=3.2,因为，所以，当滑动触头由a向b端滑动的过程中，总电阻一直减小，即B选项正确。本题选B。此题既能考查学生的动态问题的分析方法，即通常由开关的通断、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，用欧姆定律、串并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（隔离）为各个部分加以分析，又要把各部门电路结合成一个整体加以考虑
7、，一般要众总电流和各支部电流的关系、电动势和内外电路各部分电压的关系、电源的总功率和内外电路部分消耗功率的关系三个方面来研究。又结合了电路中的极值问题，复习中关注此类本章内的知识进行综合的问题。由此题还可以引申故障类问题的分析，使学生体会所谓断路即某一电阻阻值变大；所谓短路即某一电阻阻值变小。例2：如图所示的电路中，电源电动势E6V，内阻，电阻，电容器的电容C=3.6F，二极管D具有单向导电性，开始时，开关S1闭合，S2断开（1）合上S2，待电路稳定以后，求电容器C上电量变化了多少？（2）合上S2，待电路稳定以后再断开S1，求断开S1后流过的电量是多少？解析：（1）设开关S1闭合，S2断开时，
8、电容两端的电压为，干路电流为 根据闭合电路欧姆定律有 = 合上开关S2后，电容电压为，干路电流为根据闭合电路欧姆定律有 = 所以电容器上电量变化了 （2）合上S2后，电容上电量为Q 断开S1后，和的电流与阻值成反比，故流过的电量与阻值成反比故流过的电量 此题为电路中考查的热点含容电路问题。稳态、动态阻容电路的分析，在直流电路中，电路达到稳定状态时，电容器可视作断路（阻值无限大）；当电路不稳定时（如电路接通、断开的瞬间），电容器出现充、放电现象。解题的关键是先进行电路简化，在电路稳定时间把电容器去掉，然后找出电容两端的电压，在计算电容器充、放电的电荷量时，误区在于不分析电容器极板上的电性，不判断
9、动态时电容充放电的电流方向，导致计算增加或减少的电荷量发生错误。含容电路的另一热点是场路结合的问题，比如：R1R3R2R4荧光屏如图所示，电源电动势为E=100V，内阻不计，R1、R2、R4的阻值均为300，R3为可变电阻。C为一水平放置的平行板电容器，虚线到两极板距离相等且通过竖直放置的荧光屏中心，极板长为L=8cm，板间距离为d=1cm，右端到荧光屏距离为s=20cm，荧光屏直径为D=5cm.有一细电子束沿图中虚线以E0=9.6102eV的动能连续不断地向右射入平行板电容器。已知电子电量e=1.61019C.要使电子都能打在荧光屏上，变阻器R3的取值范围多大？解析：电子穿过电容器过程中，在
10、水平方向上做匀速运动 在竖直方向上做匀加速直线运动 v=at a= 电子穿过平行板电容器时，速度方向偏转角， tan= 电子打在荧光屏上偏离中心O的位移，y=y1+stan 由上述方程得：y=（1+）y1 当y1=d/2时，代入数据求得：y=3m 故使电子打在荧光屏上，应满足y阶段 则 即 U25V 当UAB=25V时， 代入数据得：R3=900 当UBA=25V时， 代入数据得：R3=100 综述： 100R3 900 RR0Er例3：如图所示，电路中电池的电动势E=5V，内电阻r=10，固定电阻R=90，R0是可变电阻，在R0从零增加到400的过程中，求： （1）可变电阻R0上消耗功率最大
11、的条件和最大热功率 （2）电池的电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和解析：（1）可变电阻R0上消耗的热功率： 时，P0最大，其最大值： （2）当电流最小时，电阻r和R消耗的热功率最小，此时R0应调到最大400，内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和为 U/VI/A024680.20.40.6此题既能使学生构建电源的三个功率模型，又启发学生用等效的思维方法解决物理问题，为什么不少学生感到物理课听起来容易，自己做起来难。问题就在于他们没有掌握物理学科科学的研究方法，而是死套公式。为此，在物理复习过程中要适时地、有机的将科学方法如：理想化、模型法、整体法、隔离法、图象法、逆向思维法、演绎法、归
12、纳法、假设法、排除法、对称法、极端思维法、等效法、类比和迁移法等进行归纳、总结，使之有利于学生消化吸收，领悟其精髓，从而提高学生的解题能力和技巧。例4：如图中所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，可见两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故。参考这根曲线，回答下列问题（不计电流表和电池的内阻）。AR0（1）若把三个这样的电灯串联后，接到电动势为12V的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻。（2）如图所示，将两个这样的电灯并联后再与10的定值电阻串联，接在电动势为8V的电源上，求通过电流表的电流值及各灯泡的电阻值。解析：（1）由于三个电灯完全相同中，所以每
13、个电灯两端的电压UL=12/3V=4V。在图33中画出U=4V的直线，得到和曲线的交点坐标为(4V,0.4A)，所以流过电灯的电流为0.4A，此时每个电灯的电阻值为。（2）设此时电灯两端的电压为U，流过每个电灯的电流为I，根据闭合电路欧姆定律得：E=2IR0+U，代入数据得U=8-20I.在图31上画出此直线，得到如图33所示的图象，可求得到直线和曲线的交点坐标为(2V,0.3A)，即流过电灯的电流为0.3A,流过电流表的电流强度为0.6A,此时电灯的电阻为。非线性电路的分析与求解。非线性电路包括含二极管电路和白炽电灯电路，由于这类元件的伏安特性不再是线性的，所以求解这类问题难度更大。准确利用
14、I-U图像解决此类问题近几年已成为高考的热点。R0rVSRmE图（甲）（3）与实际相联系的问题例1：图甲是某同学自制的电子秤原理图，利用理想电压表的示数来指示物体的质量托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，滑动触头恰好指在变阻器R的最上端，此时电压表示数为零设变阻器总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，若不计一切摩擦和其它阻力（1）求出电压表示数Ux用所称物体的质量m表示的关系式；（2）由的计算结果可知，电压表示数与待测物体质量不成正比，不便于进行刻度，为使电压表示数与待测
15、物体质量成正比，请利用原有器材进行改进，在图22（乙）的基础上完成改进后的电路原理图，并求出电压表示数Ux用所称物体的质量m表示的关系式mSRR0ErVmSRR0Er图(乙)解析：（1）根据欧姆定律得： 又因 而 ， 运算得到： (2) 在图（乙）的基础上完成改进后的电路原理图如图所示。同理可求得：例2：如图甲所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图。薄金属片户固定有4个电阻Rl、R2、R3、R4（如图乙），左边是它的侧面图，这4个电阻连接成电路如图丙所示，图甲试回答下列问题： （1）开始时金属片中央O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满足怎样的关系? （2）当O点加一个压力
16、F后发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻大小如何变化? （3）电阻变化后，电路的A、B两点哪点电压高?它为什么能测量血压?图丙图乙（1） （2）R1、R4增大，R2、R3减小 （3）A点电压高；电阻增大，电压降增大，电阻减小，电压降减小，所以A点电压将高于B点，血压越高，压力F越大，金属片形变越显著，电阻变化越大，因而电压表示数越大，于是就能根据电压表示数的大小来测量血压的高低了。例3：如图所示是一种调温型电热毯的电路图，电热毯额定电压为220V这种电热毯是利用两组相同的电热丝，采用平行相隔的布线方式缝置在底布上，通过开关改变电热丝的连接方式，从而改变功率达到调温的目的图中虚线框
17、内是三刀五位滑动式功率转换开关，三个滑片AB、CD、EF滑动时只能同时位于图中“1”、“2”、“3”、“4”、“5”中的相邻两位置上求：R21234513425R1R21234513425R1220VABDCEF （1）若开关B端位于“2”时，电热毯的功率为200W，每组电热丝的电阻多大； （2）当开关B端位于位置“3”时，电热毯工作5分钟产生的热量； （3）开关B端位于哪个位置时，电热毯通电发热功率最小？最小值是多少？解析：（1）当开关B端位于“2”时，电路中R1、R2并联， ，由知，P1P2100W，（2）当开关B端位于“3”时，只有R2通电，且P2100W， 电流做功转化为内能，故Q=W
18、=Pt3104J （3）由于电路电压不变，要使通电时发热功率最小，只有它们通电电阻最大，故应将R1、R2串联接在电路中开关B端位于“4”时，R1、R2串联，电功率最小，此时RR1R2 由于此类问题能够考查考生理论联系实际的能力，对灵活运用知识的能力要求较高，所以可能成为08高考考查重点。复习中要引导学生关心实际问题，关注当代科学技术的成果和未来科学技术的发展趋势，把所学的物理知识应用到实际中去。同时引导学生体会只要考生牢固地掌握了基本概念、基本理论和处理物理问题的基本方法，提高了综合运用能力，任何问题就不可怕了。（4）新增加问题的分析例1：下列由基本门组成的电路中，能使蜂鸣器发出声音的是( B
19、 )&+5VA1+5VB1+5VC+5V11继电器水箱R1RtRBAC_+例2：右图是电热水器的恒温器原理图，继电器外接加热电路（图中未画出），R1为可变电阻，Rt为热敏电阻当温度低时，热敏电阻的阻值很大，温度高时热敏电阻的阻值很小只有当水箱中有一定量的水且水的温度低于设定值时，热水器开启并加热，反之，热水器停止加热（1）水箱中没有水时，电路中AB部分处于 状态（填“接通”或“断开”）；（2）电路中的逻辑电路C是 门电路；（3）若要调高水的设定温度值，须使可变电阻R1的阻值 （填“增大”或“减小”） 解析： (1)断开 （2）与 （） （3）减小将物理知识与实际生活相联系，尤其是与现代高科技的联系，是高考的必然趋势和热点。因此复习中对本章所增加的逻辑电路内容，应给予高度的关注。
