高中物理人教版 (新课标)选修31 电源和电流教案

[高二物理复习学案(共2课时)]

学案14.14    恒定电流

知 识 结 构

重点和难点

一、部分电路欧姆定律

　　1．部分电路欧姆定律的内容是什么？写出公式。

　　2．几个公式的含义

　　公式是欧姆定律，公式习惯上也称为欧姆定律．而公式是电阻的定义式，它表明了一种量度电阻的方法，绝不可以错误地认为“电阻跟电压成正比，跟电流成反比”，或认为“既然电阻是表示导体对电流的阻碍作用的物理量，所以导体中没有电流时导体就不存在电阻”．一定要明确公式的物理意义，不能不讲条件地说量与量之间的关系．

　　3．会应用欧姆定律分析和解决问题

　　欧姆定律是解决电路问题的基础．用部分电路欧姆定律解决问题无非牵涉U、I、R三个量之间的关系，解决问题时，第一要注意三个量之间的对应关系，这三个量一定属于同一段纯电阻电路，且这段电路中一定不含有电动势；第二要注意研究问题的过程中哪个量不变，另外两个量谁随谁变，怎么变，找不到不变量，就无法确定电路中各量如何变化．

　　4．知道欧姆定律的适用范围

　　欧姆定律是在金属导电的实验基础上总结出来的，对于电解液导电也适用，但对于气体导电和半导体导电就不适用了．

　　二、电阻定律

电阻定律的内容是什么？

用公式表示为：

　　注意：

　　1．物质的电阻率与温度有关，实验表明，温度越高，金属的电阻率就越大，因此，金属导体的电阻随温度的升高而增大．例如，白炽灯泡点亮时的灯丝电阻比不通电时要大很多倍，因为灯泡点亮后，灯丝温度升高，电阻率增大，电阻也随之增大．

　　2．导体的电阻由式定义，也可以利用其测量，但并不是由U和I决定的，而是由电阻定律决定的，即导体本身的性质决定的．

　　三、电功、电热、电功率

　为了更清楚地看出各概念之间区别与联系，列表如下：

　　　　四、闭合电路欧姆定律

　　1．意义：

　　描述了包括电源在内的全电路中，电流强度I与电动势E、全电路中内电阻r与外电阻R之间的关系．

公式为：                                     

常用的表达式还有：                                   

　　　　2．电动势与路端电压的比较：　　

　　3．路端电压U随外电阻R变化的讨论

　　电源的电动势和内电阻是由电源本身的性质决定的，不随外电路电阻的变化而变化，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而变化的．

      ①

U=E-Ir          ②

　 当外电路断路时，

当外电路短路时，

路端电压随电流变化的图线（U-I图线）如图2所示．

　　由U=E-Ir可知，图线纵轴截距等于电源电动势E，若坐标原点为（0，0），则横轴截距为短路电流，图线斜率的绝对值等于电源的内电阻，即．

　　在解决路端电压随外电阻的变化问题时，由于E、r不变，先由①式判断外电阻R变化时电流I如何变化，再由②式判断I变化时路端电压U如何变化，因为在①、②式中除E和r都还分别有两个变量，①式中是外电阻R和电流I，②式中是电流I和路端电压U，这样可以讨论一个量随另外一个量的变化．有的同学试图用公式来讨论路端电压随外电阻的变化问题，但由于当外电阻R发生变化时电流I也发生变化，因此无法讨论路端电压U的变化情况．如外电阻R增大时，电流I减小，其乘积的变化无从判断．

　　4． 闭合电路中的几种电功率

由于在闭合电路中内、外电路中的电流都相等，因此由E=U+U＇可以得到

IE=IU+IU＇  或   

式中IEt是电源将其它形式的能转化成的电能，IUt是电源输出的电能，即外电路消耗的电能，是电源内电阻上消耗的电能，等于，即内电阻上产生的热．与之相对应，IE是电源的总功率，IU是电源输出的电功率， 是内电阻上的焦耳热功率．一定要从能量转化和守恒的观点理解这几个功率的意义．

　　五、伏安法测电阻

　　伏安法测电阻的原理                    ，测量电路可以有电流表          和电流表          两种方法，试画出这两种接法的电路图。

这两种接法均存在系统误差，误差情况分别是：                                。

这两种接法选择的依据是什么？                                                   

例 题 精 选

【例1】实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象

来表示（考虑灯丝的电阻随温度的变化而变化）：

分析：

【例2】某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？

分析：

【例3】　已知如图，R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。

分析：

【例4】如图所示电路中，电阻R1=8Ω。当电键K断开时，电压表的示数为5.7V，电流表的示数为0.75A，电源总功率是9W；当电键K闭合时，电压表的示数为4V。若电键断开和闭合时电源内部损耗的电功率之比是9：16。求电源的电动势和电阻R2、R3。

解析：