恒定電流電路基本概念和定律一、電流、電阻和電阻定律1電流：電荷的定向移動形成電流(1)形成電流的條件：內(nèi)因是有自由移動的電荷，外因是導(dǎo)體兩端有電勢差(2)電流強(qiáng)度：通過導(dǎo)體橫截面的電量Q與通過這些電量所用的時間t的比值。(定義)I=Q/t I=Q/t；假設(shè)導(dǎo)體單位體積內(nèi)有n個電子，電子定向移動的速率為v，假若導(dǎo)體單位長度有N個電子，則INesv 表示電流的強(qiáng)弱,是標(biāo)量.但有方向,規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向在外電路中正 負(fù)，內(nèi)電路中負(fù) 正 單位是：安、毫安、微安1A=103mA=106A 區(qū)分兩種速率：電流傳導(dǎo)速率（等于光速）和 電荷定向移動速率（機(jī)械運(yùn)動速率）。2電阻、電阻定律 (1)電阻：加在導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度的比值。R=(定義)(比值定義)； U-I圖線的斜率導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定的,與U.I無關(guān).(2)電阻定律：溫度一定時導(dǎo)體的電阻R與它的長度L成正比,與它的橫截面積S成反比。R=(決定) (3)電阻率：電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，由材料決定,但受溫度的影響IO U O IU1 2 1 2R1<R2 R1>R2二、部分電路歐姆定律 (1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟它的電阻R成反比。(2)公式：(3)適用范圍：適用于金屬導(dǎo)體、電解液導(dǎo)體，不適用于空氣導(dǎo)體和某些半導(dǎo)體器件(4)圖象：導(dǎo)體的伏安特性曲線-導(dǎo)體中的電流隨隨導(dǎo)體兩端電壓變化圖線，叫導(dǎo)體的伏安特性曲線。例如UI圖象。注意：我們處理問題時，一般認(rèn)為電阻為定值，不可由R=U/I認(rèn)為電阻R隨電壓大而大，隨電流大而小I、U、R必須是對應(yīng)關(guān)系（對應(yīng)于同一段電路）即I是過電阻的電流，U是電阻兩端的電壓三、電功、電功率 1電功：電流做功的實(shí)質(zhì)：電場力移動電荷做功，(只有力才能做功)；電荷的電勢能其它形式的能。電流做功的過程是電能其它形式的能的過程. 單位：J；kwh電場力做的功WqU=UIt= I2Rt=U2t/R(只適于純電阻電路)2電功率：電流做功的快慢，即電流通過一段電路電能轉(zhuǎn)化成其它形式能對電流做功的總功率,P=UI；單位：w；3焦耳定律：電流通過一段只有電阻元件的電路時，在 t時間內(nèi)的熱量Q=I2Rt4電功率與熱功率之間的關(guān)系純電阻電路中，電功率等于熱功率，非純電阻電路中，電功率只有一部分轉(zhuǎn)化成熱功率純電阻電路：電路中只有電阻元件，如電熨斗、電爐子等非純電阻電路：電機(jī)、電風(fēng)扇、電解槽等，其特點(diǎn)是電能只有一部分轉(zhuǎn)化成內(nèi)能規(guī)律方法 (1)用電器正常工作的條件：用電器兩端的實(shí)際電壓等于其額定電壓.用電器中的實(shí)際電流等于其額定電流用電器的實(shí)際電功率等于其額定功率由于以上三個條件中的任何一個得到滿足時，其余兩個條件必定滿足，因此它們是用電器正常工作的等效條件(2)用電器接入電路時：純電阻用電器接入電路中，若無特別說明，應(yīng)認(rèn)為其電阻不變用電器實(shí)際功率超過其額定功率時,認(rèn)為它將被燒毀.串、并聯(lián)及混聯(lián)電路一、串聯(lián)電路電路中各處電流相同I=I1=I2=I3=串聯(lián)電路兩端的電壓等于各電阻兩端電壓之和.U=U1+U2+U3串聯(lián)電路的總電阻等于各個導(dǎo)體的電阻之和，即R=R1R2Rn串聯(lián)電路中各個電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比(串聯(lián)電阻具有分壓作用制電壓表)，即串聯(lián)電路中各個電阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即注意:允許通過的最大電流=各串聯(lián)電阻額定電流的最上值；允許加的最大電壓=允許通過的最大電流×R總電路的總功率=各電阻消耗的功率之和.二、并聯(lián)電路 并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相同U=U1=U2=U3 并聯(lián)電路總電路的電流等于各支路的電流之和I=I1I2I3= 并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各個導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)之和。n個相同的電阻R并聯(lián)R總= ； 總電阻比任一支路電阻小兩個支路時R總= 特別注意：在并聯(lián)電路中 增加支路條數(shù)，總電阻變小三個支路時R總= 增加任一支路電阻，總電阻增大 并聯(lián)電路中通過各個電阻的電流跟它的阻值成反比(并聯(lián)電阻具有分流作用改裝電流表)，即I1R1I2R2=InRn= U支路電阻越小，通過的電流越大。 并聯(lián)電路中各個電阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即P1R1=P2R2=PnRn=U2注意:幾條支路并聯(lián)，允許加的最大電壓=和支路額定電壓的最小值； 總電路的總功率=各電阻消耗的功率之和閉合電路的歐姆定律一、電源1電源：是將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的裝置2電動勢：單位：V。非靜電力搬運(yùn)電荷所做的功跟搬運(yùn)電荷電量的比值，E=W/q。表示電源把其它形式的能電能本領(lǐng)的大小，等于電路中通過1 C電量時電源所提供的電能的數(shù)值在數(shù)值上= 電源沒有接入電路時兩極板間的電壓，內(nèi)外電路上電勢降落之和EU外U內(nèi)3電動勢是標(biāo)量要注意電動勢不是電壓；電動勢電勢差物理意義反映電源內(nèi)部非靜電力做功把其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的情況反映電路中電場力做功把電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的情況定義式E=W/qW為電源的非靜電力把正電荷從電源內(nèi)由負(fù)極移到正極所做的功U=W/qW為電場力把正電荷從電源外部由正極移到負(fù)極所做的功量度式E=IR+Ir=U外+U內(nèi)U=IR測量動用歐姆定律間接測量用伏特表測量決定因素與電源的性質(zhì)有關(guān)與電源、電路中的用電器有關(guān)特殊情況當(dāng)電源斷開時路端電壓值=電源的電動勢 (I = 0)二、閉合電路的歐姆定律 (對于給定電源：一般認(rèn)為E，r不變，但電池用久后，E略變小，r明顯增大。)(1)內(nèi)、外電路 內(nèi)電路：電源兩極(不含兩極)以內(nèi)，如電池內(nèi)的溶液、發(fā)電機(jī)的線圈等內(nèi)電路的電阻叫做內(nèi)電阻r內(nèi)電路分得的電壓稱為內(nèi)電壓，外電路：電源兩極間包括用電器和導(dǎo)線等,外電路的電阻叫做外電阻R,外電路分得的電壓稱為外電壓(在電閉合電路中兩源兩極的電壓是外電壓)(2) 閉合電路的歐姆定律 適用條件：純電阻電路內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，與內(nèi)、外電路的電阻之和成反比，即I=E/（R+r）研究閉合電路，主要物理量有E、r、R、I、U，前兩個是常量，后三個是變量。表達(dá)形式： 討論：1外電路斷開時(I=0),路端電壓等于電源的電動勢(即U=E);而這時用電壓表測量時,其讀數(shù)略小于電動勢(有微弱電流)2外電路短路時(R=0,U=0) 電流最大 I短=E/r (一般不允許這種情況,會把電源燒壞)(3)路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系路端電壓：外電路的電勢降落，也就是外電路兩端的電壓UEIr, 路端電壓隨著電路中電流的增大而減??；路端電壓隨外電阻變化的情況：RIU，反之亦然。電源的外特性曲線路端電壓隨電流變化的圖象：(U一I關(guān)系圖線) 圖象的函數(shù)表達(dá)：UEIr當(dāng)外電路斷路時 (即R,I0)，縱軸上的截距表示電源的電動勢(端)；當(dāng)外電路短路時(R0,U0)，橫坐標(biāo)的截距表示電源的短路電流I短=E/r；圖線的斜率的絕對值為電源的內(nèi)電阻某點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)值的乘積為電源的輸出功率，在圖中的那塊矩形的“面積”表示電源的輸出功率，該直線上任意一點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示該狀態(tài)時外電阻的大??；當(dāng)E/2(即R=r)時，出最大。50注意：坐標(biāo)原點(diǎn)是否都從零開始：若縱坐標(biāo)上的取值不從零開始取，則該截距不表示短路電流。(4).閉合電路的輸出功率電源的總功率：P總=IE=IU外十IU內(nèi)= IUI2r，(閉合電路中內(nèi)、外電路的電流相等，所以由外內(nèi))電源的輸出功率與電路中電流的關(guān)系:=×；當(dāng)時，當(dāng)時，表明有極值存大。 當(dāng)時,電源的輸出功率最大，電源的輸出功率與外電路電阻的關(guān)系: (等效于如圖所示的電路) 當(dāng)Rr時(I=E/2r), 電源有最大輸出功率： 結(jié)論：當(dāng)外電路的電阻等于電源的內(nèi)阻時，電源的輸出功率最大。要使電路中某電阻R的功率最大；條件R=電路中其余部分的總電阻 例：電阻R的功率最大條件是：R= R0+r輸出功率隨外電阻變化的圖線(如圖所示)；由圖象可知，I.對應(yīng)于電源的非最大輸出功率P可以有兩個不同的外電阻Rl和R2，不難證明II.當(dāng)R<r時，若R增大，則P出增大；當(dāng)R>r時，若R增大，則P出減小電源內(nèi)阻上的熱功率：內(nèi)內(nèi)I2。電源的供電效率 當(dāng)電源的輸出功率達(dá)最大時，50。(5)電源的外特性曲線和導(dǎo)體的伏安特性曲線聯(lián)系：它們都是電壓和電流的關(guān)系圖線；區(qū)別：它們存在的前提不同，遵循的物理規(guī)律不同，反映的物理意義不同；電源的外特性曲線：在電源的電動勢用內(nèi)阻一定的條件下，通過改變外電路的電阻使路端電壓隨電流變化的圖線，遵循閉合電路歐姆定律。UEIr，圖線與縱軸的截距表示電動勢，斜率的絕對值表示內(nèi)阻。導(dǎo)體的伏安特性曲線：在給定導(dǎo)體(電阻)的條件下，通過改變加在導(dǎo)體兩端的電壓而得到的電流隨電壓變化的圖線；Uo IEU0 M（I0,U0）b aNI0 Im遵循(部分電路)歐姆定律。；圖線斜率的倒數(shù)值表示導(dǎo)體的電阻。右圖中a為電源的U-I圖象；b為外電阻的U-I圖象；兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時電路的總電流和路端電壓；該點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形的面積表示輸出功率；a的斜率的絕對值表示內(nèi)阻大??； b的斜率的絕對值表示外電阻的大?。划?dāng)兩個斜率相等時（即內(nèi)、外電阻相等時圖中矩形面積最大，即輸出功率最大（可以看出當(dāng)時路端電壓是電動勢的一半，電流是最大電流的一半）。導(dǎo)體的伏安特性曲線-導(dǎo)體中的電流隨隨導(dǎo)體兩端電壓變化圖線，叫導(dǎo)體的伏安特性曲線。區(qū)分三種圖線： 電源的外特性曲線路端電壓隨電流變化的圖象：(U一I關(guān)系圖線)輸出功率隨外電阻變化的圖線規(guī)律方法 1、電路結(jié)構(gòu)分析 電路的基本結(jié)構(gòu)是串聯(lián)和并聯(lián)，分析混聯(lián)電路常用的方法是： 節(jié)點(diǎn)法：把電勢相等的點(diǎn)，看做同一點(diǎn)回路法：按電流的路徑找出幾條回路，再根據(jù)串聯(lián)關(guān)系畫出等效電路圖，從而明確其電路結(jié)構(gòu) 其普遍規(guī)律是：凡用導(dǎo)線直接連接的各點(diǎn)的電勢必相等（包括用不計電阻的電流表連接的點(diǎn)）。在外電路，沿著電流方向電勢降低。凡接在同樣兩個等勢點(diǎn)上的電器為并聯(lián)關(guān)系。不加聲明的情況下，不考慮電表對電路的影響。2、電表的改裝: 電流計改裝成各種表，關(guān)健在于原理(1)靈敏電流表（也叫靈敏電流計）：符號為G，用來測量微弱電流，電壓的有無和方向其主要參數(shù)有三個：首先要知：微安表的內(nèi)阻Rg、滿偏電流Ig、滿偏電壓Ug。滿偏電流Ig即靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時的電流,也叫靈敏電流表的電流量程滿偏電壓Ug靈敏電流表通過滿偏電流時加在表兩端的電壓以上三個參數(shù)的關(guān)系Ug= Ig Rg其中Ig和Ug均很小，所以只能用來測量微弱的電流或電壓采用半偏法先測出表的內(nèi)阻；最后要對改裝表進(jìn)行較對。(2) 半值分流法（也叫半偏法）測電流表的內(nèi)阻，其原理是：當(dāng)S1閉合、S2打開時：當(dāng)S2再閉合時：,聯(lián)立以上兩式，消去E可得： 得： 可見：當(dāng)R1>>R2時， 有：(3)電流表：符號A，用來測量電路中的電流，并聯(lián)電阻分流原理如圖所示為電流表的內(nèi)部電路圖，設(shè)電流表量程為I,擴(kuò)大量程的倍數(shù)n=I/Ig，由并聯(lián)電路的特點(diǎn)得： (n為量程的擴(kuò)大倍數(shù)) 內(nèi)阻,由這兩式子可知，電流表量程越大，Rg越小，其內(nèi)阻也越小.(4)電壓表：符號V，用來測量電路中兩點(diǎn)之間的電壓 串聯(lián)電阻分壓原理 如圖所示是電壓表內(nèi)部電路圖設(shè)電壓表的量程為U，擴(kuò)大量程的倍數(shù)為n=U/Ug，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)，得： (n為量程的擴(kuò)大倍數(shù))電壓表內(nèi)阻,由這兩個式子可知，電壓表量程越大，分壓電阻就越大，其內(nèi)阻也越大 (5)改為歐姆表的原理 兩表筆短接后,調(diào)節(jié)Ro使電表指針滿偏，得 IgE/(r+Rg+Ro)  接入被測電阻Rx后通過電表的電流為 IxE/(r+Rg+Ro+Rx)E/(R中+Rx)  由于Ix與Rx對應(yīng)，因此可指示被測電阻大小(6) 非理想電表對電路的影響不能忽略，解題時應(yīng)把它們看作是能顯示出本身電壓或電流的電阻器.用電壓表測得的電壓實(shí)際上是被測電路與電壓表并聯(lián)后兩端的電壓，由于電壓表內(nèi)阻不可能無限大，因此測得的電壓總比被測電路兩端的實(shí)際電壓小，表的內(nèi)阻越大，表的示數(shù)越接近于實(shí)際電壓值.用電流表測得的電流，實(shí)質(zhì)上是被測量的支路(或干路)串聯(lián)一個電阻(即電流表內(nèi)阻)后的電流.因此，電流表內(nèi)阻越小，表的示數(shù)越接近于真實(shí)值.規(guī)律方法 1、動態(tài)電路的分析與計算 (高考熱點(diǎn)) 動態(tài)電路變化的分析是根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)電路的性質(zhì)，來分析電路中某一電阻變化而引起的整個電路中各部分電學(xué)量的變化情況，常見方法如下：(1)程序法: 基本思路是“部分整體部分” 部分電路歐姆定律各部分量的變化情況局部變化R總I總先討論電路中不變部分(如:r)最后討論變化部分局部變化再討論其它 (2)直觀法: 即直接應(yīng)用“部分電路中R、I、U的關(guān)系”中的兩個結(jié)論。任一個R增必引起通過該電阻的電流減小,其兩端電壓UR增加.( 局部電阻本身電流、電壓)任一個R增必引起與之并聯(lián)支路電流I并增加； 與之串聯(lián)支路電壓U串減?。ǚQ串反并同法）總結(jié)規(guī)律如下：總電路上R增大時總電流I減小，路端電壓U增大；變化電阻本身和總電路變化規(guī)律相同；和變化電阻有串聯(lián)關(guān)系(通過變化電阻的電流也通過該電阻)的看電流(即總電流減小時，該電阻的電流、電壓都減小)；和變化電阻有并聯(lián)關(guān)系的(通過變化電阻的電流不通過該電阻)看電壓(即路端電壓增大時，該電阻的電流、電壓都增大)。(3)極限法： 即因變阻器滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論。(4)特殊值法：對于某些雙臂環(huán)路問題，可以采取代入特殊值去判定，從而找出結(jié)論。當(dāng)R=r時，電源輸出功率最大為Pmax=E2/4r而效率只有50%，2、電路故障分析與黑盒子問題 閉合電路黑盒。其解答步驟是：將電勢差為零的兩接線柱短接，如果黑盒內(nèi)只有電阻，分析時，從阻值最小的兩點(diǎn)間開始。在電勢差最大的兩接線柱間畫電源根據(jù)題給測試結(jié)果，分析計算各接線柱之間的電阻分配，并將電阻接在各接線柱之間。斷路點(diǎn)的判定：當(dāng)由純電阻組成的串聯(lián)電路中僅有一處發(fā)生斷路故障時，用電壓表就可以方便地判定斷路點(diǎn)：凡兩端電壓為零的用電器或?qū)Ь€是無故障的；兩端電壓等于電源電壓的用電器或?qū)Ь€發(fā)生了斷路。3、電路中的能量關(guān)系的處理 要搞清以下概念：(1)電源的功率。電源消耗的功率、化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓β?、整個電路消耗的功率都是指I或I2（R外r）(2)電源的輸出功率、外電路消耗的功率都是指：IU或I一 I2r或I2R外(3)電源內(nèi)阻消耗的功率：I2r(4)整個電路中 P電源 P外十P內(nèi)4、含電容器電路的分析與計算電容器是一個儲存電能的元件在直流電路中，當(dāng)電容器充放電時，電路里有充放電電流，一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個阻值無限大（只考慮電容器是理想的不漏電的情況）的元件，在電容器處電路看作是斷路，簡化電路時可去掉它簡化后若要求電容器所帶電荷量時，可在相應(yīng)的位置補(bǔ)上分析和計算含有電容器的直流電路時，需注意以下幾點(diǎn)： (1)電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過所以在此支路中的電阻上無電壓降，因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓 (2)當(dāng)電容器和用電器并聯(lián)后接入電路時，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)用電器兩端的電壓相等 (3)電路的電流、電壓變化時,將會引起電容器的充(放)電如果電容器兩端電壓升高,電容器將充電,如果電壓降低，電容器將通過與它并聯(lián)的電路放電.電容器兩根引線上的電流方向總是相同的，所以要根據(jù)正極板電荷變化情況來判斷電流方向。如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量的差；如果變化前后極板帶電的電性改變，那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量之和。電學(xué)實(shí)驗專題（一）測電動勢和內(nèi)阻 (1)直接法：外電路斷開時，用電壓表測得的電壓U為電動勢E ;U=E(2)通用方法：伏安法測要考慮表本身的電阻,有內(nèi)外接法；單一組數(shù)據(jù)計算，誤差較大應(yīng)該測出多組(u，I)值，最后算出平均值作圖法處理數(shù)據(jù)，(u，I)值列表，在u-I圖中描點(diǎn)，最后由u-I圖線求出較精確的E和r。(3)特殊方法 （一）即計算法：畫出各種電路圖 (一個電流表和兩個定值電阻) (一個電流表及一個電壓表和一個滑動變阻器) (一個電壓表和兩個定值電阻) （二）測電源電動勢和內(nèi)阻r有甲（內(nèi)接）、乙（外接）兩種接法，如圖甲法中：不考慮電流表分壓的影響，但是要考慮電壓表分流。所測得和r都比真實(shí)值小，/r測=測/r真；乙法中：不考慮電壓表分流的影響，但是要考慮電流表分壓。測=真，且r測= r+rA。（三）電源電動勢也可用兩阻值不同的電壓表A、B測定，單獨(dú)使用A表時，讀數(shù)是UA，單獨(dú)使用B表時，讀數(shù)是UB，用A、B兩表測量時，讀數(shù)是U，則=UAUB/（UAU）。結(jié)論：電源內(nèi)阻小的時候，用內(nèi)接法；用外接法測的誤差總比內(nèi)接法測來得大。測電源內(nèi)阻用內(nèi)接法如圖甲；測電動勢用外接法，如圖乙。電阻的測量 伏安法測：要考慮表本身的電阻,有內(nèi)外接法；多組(u，I)值，列表由u-I圖線求。怎樣用作圖法處理數(shù)據(jù)歐姆表測：測量原理 兩表筆短接后,調(diào)節(jié)Ro使電表指針滿偏，得 IgE/(r+Rg+Ro)  接入被測電阻Rx后通過電表的電流為 IxE/(r+Rg+Ro+Rx)E/(R中+Rx)  由于Ix與Rx對應(yīng)，因此可指示被測電阻大小使用方法:機(jī)械調(diào)零、選擇量程(大到小)、歐姆調(diào)零、測量讀數(shù)時注意擋位(即倍率)、撥off擋。注意:測量電阻時，要與原電路斷開,選擇量程使指針在中央附近,每次換擋要重新短接歐姆調(diào)零。電橋法測：半偏法測表電阻： 斷s2,調(diào)R1使表滿偏; 閉s2,調(diào)R2使表半偏.則R表=R2；GR2S2R1S1R1SVR2電學(xué)實(shí)驗專題（二）電阻的測量電路設(shè)計的基本原則是：安全性好，誤差小，儀器少，耗電少，操作方便實(shí)驗電路-可分為兩部分：測量電路和供電電路一、測量電路兩種方法(內(nèi)、外接法) 記憶決調(diào) “內(nèi)”字里面有一個“大”字類型電路圖R測與R真比較條件計算比較:知RvRA及Rx大致值時內(nèi)AVR大R測=RX+RA > RX適于測大電阻Rx >外AVRx小R測=<Rx適于測小電阻RX <測量電路( 內(nèi)、外接法 ) 有三種方法直接比較法：Rx與 Rv、RA粗略比較：當(dāng)Rx >>RA時用內(nèi)接法，當(dāng)Rx<<Rv時用外接法 臨界值計算法(計算比較法)： Rx 與(為臨界值)比較： 當(dāng)時內(nèi)、外接法均可當(dāng),(即Rx為大電阻) 時用內(nèi)接法；當(dāng)時，用電流表內(nèi)接法當(dāng)(即Rx為小電阻) 時用外接法；當(dāng)時，用電流表外接法；測試判斷法(實(shí)驗判斷法)：當(dāng)Rx，RA，Rv大約值都不清楚時用此法“誰變化大，電阻就與誰近”如圖所示，將單刀雙擲開關(guān)S分別接觸a點(diǎn)和b點(diǎn)，與a接時(I1；u1) ；與b接時(I2；u2)若I有較大變化（即）說明v有較大電流通過(分流影響較大)，采用內(nèi)接法若u有較大變化（即）說明A有較強(qiáng)的分壓作用(分壓影響較大)，采用外接法說明：在測定金屬電阻率電路中，由于電阻絲電阻較小，所以實(shí)驗室采用電流表外接法；在測電池的電動勢和內(nèi)電阻，通常只采用電流表內(nèi)接法(對R來說)二、供電電路( 限流式、調(diào)壓式 ) 電路由測量電路和供電電路兩部分組成,其組合以減小誤差,調(diào)整處理數(shù)據(jù)兩方便電路圖電壓變化范圍電流變化范圍優(yōu)勢選擇方法限流E電路簡單附加功耗小Rx比較小、R滑 比較大，R滑全>n倍的Rx通電前調(diào)到最大調(diào)壓0E0電壓變化范圍大要求電壓連續(xù)可調(diào)并從0開始變化Rx比較大、R滑 比較小R滑全>Rx/2通電前調(diào)到最小以“供電電路”來控制“測量電路”：采用“以小控大、以大控小”的原則R滑唯一：比較R滑與Rx 控制電路 Rx<R滑<10 Rx 限流方式分壓接法R滑Rx兩種均可，從節(jié)能角度選限流R滑不唯一：實(shí)難要求確定控制電路R滑實(shí)驗要求：負(fù)載兩端電壓變化范圍大。負(fù)載兩端電壓要求從0開始變化。電表量程較小而電源電動勢較大。有以上3種要求都采用調(diào)壓供電。無特殊要求都采用限流供電特殊問題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及電阻允許通過的最大電流值來反復(fù)推敲,以便能減小誤差的連接方式為好電路設(shè)計具有培養(yǎng)和檢查創(chuàng)造性思維能力、分析綜合能力以及實(shí)驗?zāi)芰Φ榷喾矫娴哪芰Φ奶攸c(diǎn)，它包括測量電阻值Rx、電阻率,電功率p和電源電動勢E、內(nèi)阻r.有下列幾種情況的一定要用分壓法：(1)被調(diào)節(jié)的用電器的電壓或電流一定要從0開始連續(xù)調(diào)節(jié)(2)采用限流電路時，電路中的最小電流仍超過電表量程或超過元件允許的最大電流時(3)在給予的滑動變阻器的電阻遠(yuǎn)小于用電器的電阻時在可用分壓法也可用限流法時，用限流法一般節(jié)省能耗，連線方便。不過在不強(qiáng)調(diào)能耗的情況下，絕大多數(shù)都可用分壓法。分壓法更要考慮變阻器的最大電流不得超過其限度二、選實(shí)驗試材(儀表)選用和電路實(shí)物圖連接, (1)儀器的選擇一般應(yīng)考慮三方面因素：（原則：表不超程、電器不超壓）安全因素，如通過電源和電阻的電流不能超過其允許的最大電流誤差因素,如選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測量值的相對誤差；選量程的原則：電壓表、電流表盡可能使指針接近滿刻度的中間量程,其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的1/32/3之間；使用歐姆表測電阻時宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位選擇滑動變阻器要考慮它的額定電流，然后對采用分壓法的滑動變阻器選總阻值較小的，對采用限流法的滑動變阻器的總阻值選比電路中的電阻稍大些為好。對于滑動頭稍有移動，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用。便于操作，如選用滑動變阻器時應(yīng)考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實(shí)驗要求，又便于調(diào)節(jié)，滑動變阻器調(diào)節(jié)時應(yīng)用到大部分電阻線，否則不便于操作方法：先估算電路中最大值，初定儀器的規(guī)格和接法；再算的變化范圍，確定限流還是調(diào)壓供電，和滑動變阻器規(guī)格。(2)選擇儀器的一般步驟是：根據(jù)實(shí)驗要求設(shè)計合理的實(shí)驗電路；根據(jù)電路選擇滑動變阻器；選定電源，選擇電壓表和電流表以及所用的量程(3)連接實(shí)物圖的基本方法是：按題設(shè)實(shí)驗要求先畫電路圖, 能把實(shí)物組裝連接成實(shí)驗電路。連接各元件(按先串再并的連線順序)；精心按排操作步驟,過程中需要測?物理量,結(jié)果表達(dá)式中各符號的含義.畫出實(shí)驗電路圖；分析各元件連接方式(先串再并的連線順序)，明確電表量程；畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，到開關(guān)，再到滑動變阻器等，先畫主電路,正極開始按順序以單線連接方式將主電路元件依次串聯(lián),后把并聯(lián)無件并上。(按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來；其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去)；畫線連接各元件,鉛筆先畫,查實(shí)無誤后,用鋼筆填。連接完畢，應(yīng)進(jìn)行檢查，檢查電路也應(yīng)對照電路圖按照連線的方法和順序進(jìn)行(4)注意事項：表的量程選對,正負(fù)極不能接錯；導(dǎo)線應(yīng)接在接線柱上,且不能分叉；不能用鉛筆畫用伏安法測小電珠的伏安特性曲線：測量電路用外接法，供電電路用調(diào)壓供電。(5)實(shí)物圖連線技術(shù)無論是分壓接法還是限流接法都應(yīng)該先把伏安法部分接好；即：先接好主電路(供電電路).對限流電路，只需用筆畫線當(dāng)作導(dǎo)線，從電源正極開始，把電源、電鍵、滑動變阻器、伏安法四部分依次串聯(lián)起來即可(注意電表的正負(fù)接線柱和量程,滑動變阻器應(yīng)調(diào)到阻值最大處)。對分壓電路，應(yīng)該先把電源、電鍵和滑動變阻器的全部電阻絲三部分用導(dǎo)線連接起來，然后在滑動變阻器電阻絲兩端之中任選一個接頭，比較該接頭和滑動觸頭兩點(diǎn)的電勢高低，根據(jù)伏安法部分電表正負(fù)接線柱的情況，將伏安法部分接入該兩點(diǎn)間。實(shí)物連線的總思路 畫出電路圖 分壓(滑動變阻器的下兩個接線柱一定連在電源和電鍵的兩端) 電表的正負(fù)接線柱連滑動變阻器 限流(一般連上一接線柱和下一接線柱) 連接總回路： 總開關(guān)一定接在干路中a bA1 A A2PE r(兩種情況合上電鍵前都要注意滑片的正確位 導(dǎo)線不能交叉補(bǔ)充：滑動變阻器的兩種特殊接法（要特別引起重視）：右圖電路中，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P從a端滑向b端的過程中，到達(dá)中點(diǎn)位置時外電阻最大，總電流最小。所以電流表A的示數(shù)先減小后增大；可以證明：A1的示數(shù)一直減小，而A2的示數(shù)一直增大。IRXa bUPIXI /r右圖電路中，設(shè)路端電壓U不變。當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P從a端滑向b端的過程中，總電阻逐漸減??；總電流I逐漸增大；RX兩端的電壓逐漸增大，電流IX也逐漸增大（這是實(shí)驗中常用的分壓電路的原理）；滑動變阻器r左半部的電流I / 先減小后增大。在”伏安法測電阻”和“伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗中，一般選用總阻值較小的滑動變阻器，前者可方便調(diào)節(jié)，因為電阻絲的電阻很小；后者可減少誤差，因為它與大阻值的電壓表并聯(lián)，使流過電壓表的電流較小，電流表測的值更接近干路上的總電流。另外這兩個實(shí)驗的電壓與電流都不大，電表量程一般取3 V與0.6 A的量程。電路故障問題的分類解析1.常見的故障現(xiàn)象斷路：是指電路兩點(diǎn)間（或用電器兩端）的電阻無窮大，此時無電流通過，若電源正常時，即用電壓表兩端并聯(lián)在這段電路（或用電器）上，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則該段電路斷路，如電路中只有該一處斷路，整個電路的電勢差全部降落在該處，其它各處均無電壓降落（即電壓表不偏轉(zhuǎn)）。短路：是指電路兩點(diǎn)間（或用電器兩端）的電阻趨于零，此時電路兩點(diǎn)間無電壓降落，用電器實(shí)際功率為零（即用電器不工作或燈不亮，但電源易被燒壞）2.檢查電路故障的常用方法電壓表檢查法：當(dāng)電路中接有電源時，可以用電壓表測量各部分電路上的電壓，通過對測量電壓值的分析，就可以確定故障。在用電壓表檢查時，一定要注意電壓表的極性正確和量程符合要求。電流表檢查法：當(dāng)電路中接有電源時，可以用電流表測量各部分電路上的電流，通過對測量電流值的分析，就可以確定故障。在用電流表檢查時，一定要注意電流表的極性正確和量程符合要求。歐姆表檢查法：當(dāng)電路中斷開電源后，可以利用歐姆表測量各部分電路的電阻，通過對測量電阻值的分析，就可以確定故障。在用歐姆表檢查時，一定要注意切斷電源。試電筆檢查法：對于家庭用電線路，當(dāng)出現(xiàn)故障時，可以利用試電筆進(jìn)行檢查。在用試電筆檢查電路時，一定要用手接觸試電筆的上金屬體。電學(xué)實(shí)驗專題（三）多用電表的使用與讀數(shù)1多用電表的讀數(shù)電流表、電壓表的刻度是均勻的，讀數(shù)時應(yīng)注意量程；歐姆表的刻度是不均勻的，讀數(shù)時應(yīng)注意乘倍率。2多用電表使用的幾個注意事項(1)電流的流向：由于使用多用電表時不管測量什么，電流都要從電表的“”插孔(紅表筆)流入，從“”插孔(黑表筆)流出，所以使用歐姆擋時，多用電表內(nèi)部電池的正極接的是黑表筆，負(fù)極接的是紅表筆。(2)要區(qū)分“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”：“機(jī)械零點(diǎn)”在表盤刻度左側(cè)“0”位置，斷電的時候用表盤下邊中間的指針定位螺絲調(diào)整；“歐姆零點(diǎn)”在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置，打開電源表筆短接用歐姆調(diào)零旋鈕調(diào)整。(3)測電阻時每變換一次擋位，都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。(4)選倍率：測量前應(yīng)根據(jù)估計阻值選用適當(dāng)?shù)膿跷?。由于歐姆擋的刻度不均勻，使用歐姆擋測電阻時，指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都有較大誤差，通常只使用表盤中間的一段刻度范圍。(5)測電阻時要將電阻與其他元件斷開。測電阻時不要用手接觸多用電表的表筆。(6)多用電表使用完畢應(yīng)將選擇開關(guān)旋至“OFF”擋或交流電壓最高擋。電路習(xí)題1(2015·北京理綜)如圖所示，其中電流表A的量程為0.6A，表盤均勻劃分為30個小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于電流表內(nèi)阻的；R2的阻值等于電流表內(nèi)阻的2倍若用電流表A的表盤刻度表示流過接線柱1的電流值，則下列分析正確的是( )A將接線柱1、2接入電路時，每一小格表示0.04AB將接線柱1、2接入電路時，每一小格表示0.02AC將接線柱1、3接入電路時，每一小格表示0.06AD將接線柱1、3接入電路時，每一小格表示0.01A含容電路問題2(2016·全國卷)阻值相等的四個電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路。開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2。Q1與Q2的比值為( )A. B. C. D. 3(2016·湖南瀏陽一中月考)在如圖所示的電路中，當(dāng)閉合開關(guān)S后，若將滑動變阻器的滑片P向下調(diào)節(jié)，則正確的是()A電壓表和電流表的示數(shù)都增大B燈L2變暗，電流表的示數(shù)減小C燈L1變亮，電壓表的示數(shù)減小D燈L2變亮，電容器的帶電量增加4(2016·遼寧沈陽高三質(zhì)量監(jiān)測)如圖所示的電路，R1、R2、R3是定值電阻，R4是滑動變阻器，電源內(nèi)阻不可忽略。閉合開關(guān)，在電路穩(wěn)定后，將滑動變阻器的滑動觸頭由中點(diǎn)向上移動的過程中()A電壓表示數(shù)變小B電容器放電C電源的總功率變小D通過滑動變阻器的電流變大5(2016·陜西西安一中模擬)(多選)如圖所示，I為電流表示數(shù)，U為電壓表示數(shù)，P為定值電阻R2消耗的功率，Q為電容器C所帶的電荷量，W為電源通過電荷量q時電源做的功。當(dāng)變阻器滑動觸頭向右緩慢滑動過程中，下列圖象能正確反映各物理量關(guān)系的是( ) 解析AB變阻器滑動觸頭向右緩慢滑動過程中，接入電路的電阻減小，電路中電流增大，R2消耗的功率為PI2R，PI2，故A正確；電容器C的電壓UCEI(R2r)，電荷量QCUCCEI(R2r)，則C(R2r)，保持不變，則QI圖象是向下傾斜的直線，故B正確；電壓表示數(shù)UEIr，UI圖象應(yīng)是向下傾斜的直線，故C錯誤；電源通過電荷量q時電源做的功WqE，E是電源的電動勢，則WI是過原點(diǎn)的直線，故D錯誤。6(2016·黑龍江雙鴨山一中考試)如圖，電路中電源電動勢為3.0 V，內(nèi)阻不計，L1、L2、L3為三個相同規(guī)格的小燈泡，小燈泡的伏安特性曲線如圖所示。當(dāng)開關(guān)閉合后，下列說法中正確的是( )AL1的電流為L2電流的2倍BL3的電阻約為0.33 CL3的電功率約為1.20 WDL2和L3的總電功率約為3 W7(2016·河北衡水冀州中學(xué)一輪)(多選)如圖所示電路中，電源電動勢為E內(nèi)阻為r，當(dāng)滑動變阻器R2滑動端向右滑動后，理想電流表A1、A2的示數(shù)變化量的絕對值分別為I1、I2，理想電壓表示數(shù)變化量的絕對值為U。下列說法中正確的是()A電壓表V的示數(shù)減小B電流表A2的示數(shù)變小CU與I1比值一定小于電源內(nèi)阻rDU與I2比值一定小于電源內(nèi)阻r解析BC當(dāng)滑動變阻器滑動端向右滑動后，變阻器接入電路的電阻增大，外電路總電阻增大，則總電流減小，所以電流表A2的示數(shù)減小。根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點(diǎn)分析可知，并聯(lián)部分電壓增大，即電壓表V的示數(shù)增大，故A錯誤，B正確；根據(jù)并聯(lián)電路的電流規(guī)律I2I1I，A2的示數(shù)I2變小，通過定值電阻R1的電流增大，則A1的示數(shù)I1變小，所以I1一定大于I2。電壓表測量路端電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律UEI2r可知，r，而I1大于I2，所以<r，故D錯誤，C正確。電流元問題8(2015·安徽理綜，17，6分)(難度)一根長為L，橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為,棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e.在棒兩端加上恒定的電壓時，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運(yùn)動的平均速率為v，則金屬棒內(nèi)的電場強(qiáng)度大小為( )A. B. Cnev D. 解析：歐姆定律I，電流的微觀表達(dá)式IneSv，電阻定律R，則金屬棒內(nèi)場強(qiáng)大小為Enev， C正確9(2015·北京理綜)真空中放置的平行金屬板可以用作光電轉(zhuǎn)換裝置，如圖所示光照前兩板都不帶電以光照射A板，則板中的電子可能吸收光的能量而逸出假設(shè)所有逸出的電子都垂直于A板向B板運(yùn)動，忽略電子之間的相互作用保持光照條件不變a和b為接線柱已知單位時間內(nèi)從A板逸出的電子數(shù)為N,電子逸出時的最大動能為Ekm，元電荷為e.(1)求A板和B板之間的最大電勢差Um，以及將a、b短接時回路中的電流I短；(2)圖示裝置可看作直流電源，求其電動勢E和內(nèi)阻r；(3)在a和b之間連接一個外電阻時,該電阻兩端的電壓為U.外電阻上消耗的電功率設(shè)為P，單位時間內(nèi)到達(dá)B板的電子，在從A板運(yùn)動到B板的過程中損失的動能之和設(shè)為Ek.請推導(dǎo)證明：PEk.答案(1)Ne(2)1.某學(xué)生實(shí)驗小組利用下圖所示電路，測量多用電表內(nèi)電池的電動勢和電阻“×1 k”檔內(nèi)部電路的總電阻。使用的器材有：多用電表；電壓表：量程5 V，內(nèi)阻十幾千歐；滑動變阻器：最大阻值5 k；導(dǎo)線若干。 (1)將多用電表擋位調(diào)到電阻“×1 k”擋，再將紅表筆和黑表筆_，調(diào)零點(diǎn)。(2)將圖(a)中多用電表的紅表筆和_(填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端。(3)將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使多用電表的示數(shù)如圖(b)所示，這時電壓表的示數(shù)如圖(c)所示，多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為_k和_V。(4)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零。此時多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0 k和4.00 V。從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為_k。 (5)多用電表電阻檔的內(nèi)部電路可等效為由一個無內(nèi)阻的電池、一個理想電流表和一個電阻串聯(lián)而成的電路，如右圖所示。根據(jù)前面的實(shí)驗數(shù)據(jù)計算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動勢為_V，電阻“×1 k”擋內(nèi)部電路的總電阻為_k。答案：(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0 (5)9.0015.0歸納：萬用表的歐姆檔里配置有一個直流電源，紅表筆這端連接電源負(fù)極，黑表筆連接電源正極。萬用表測電阻，電阻表盤右端為0，當(dāng)指針恰好半偏，此讀數(shù)即為萬用表內(nèi)阻。2某同學(xué)想測量電壓表03 V擋的內(nèi)阻，他從實(shí)驗室拿來一個多用電表、3節(jié)干電池、50 的滑動變阻器1個、開關(guān)和若干導(dǎo)線。 (1)先用多用表粗測其內(nèi)阻，把選擇開關(guān)旋到歐姆擋的“×100”倍率，將_(填“紅”或“黑”)表筆接電壓表的“”接線柱，另一只表筆接“3 V”的接線柱，多用表的指針位置如圖甲所示，則電壓表的內(nèi)阻為_ 。(2)再用伏安法測量其內(nèi)阻，把多用表的選擇開關(guān)旋到直流電流的_(填“100”“10”或“1”)mA擋，請在圖乙完成其余的連線。(3)實(shí)驗中多用表的示數(shù)為I，電壓表的示數(shù)為U，則電壓表的內(nèi)阻為RV_。答案：(1)紅3.0×103(或3 000)(2)1 (3)3. 為了測量量程為3 V的電壓表V的內(nèi)阻(內(nèi)阻約2 000 )，實(shí)驗室可以提供的器材有：電流表A1，量程為0.6 A，內(nèi)阻約為0.1 ；電壓表V2，量程為5 V，內(nèi)阻約為3 500 ；電阻箱R1，阻值范圍為09 999 ；電阻箱R2，阻值范圍為099.9 ；滑動變阻器R3，最大阻值約為100 ，額定電流為1.5 A；電源E，電動勢為6 V，內(nèi)阻約為0.5 ；單刀雙擲開關(guān)S，單刀單擲開關(guān)K，導(dǎo)線若干。(1)請從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計一個測量電壓表V的內(nèi)阻的實(shí)驗電路，畫出電路原理圖(圖中的元件要用題中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注)。(2)寫出計算電壓表V的內(nèi)阻RV的計算公式為RV_。思路點(diǎn)撥測電阻最常用的方法為伏安法，本題要求測電壓表的內(nèi)阻，電壓表兩端的電壓可直接測得，因此我們只需測出通過電壓表的電流。電壓表允許通過的最大電流約為IV1.5 mA，電流表A1量程為0.6 A，量程過大，不能直接使用電流表A1，必須重新設(shè)計實(shí)驗方案。 解析方案一：替代法?？紤]到電阻箱R1阻值范圍為09 999 ，與電壓表V的內(nèi)阻較接近，且電阻可讀，又有單刀雙擲開關(guān)，因此考慮用替代法。電路圖如圖甲所示，閉合K，將開關(guān)S擲向1，調(diào)節(jié)滑動變阻器R3，使電壓表V和V2都有較大偏轉(zhuǎn)，記下電壓表V2的讀數(shù)；然后將開關(guān)S擲向2，保持滑動變阻器R3的滑動頭不變，調(diào)節(jié)電阻箱R1使電壓表V2的讀數(shù)不變，那么電阻箱R1的阻值即電壓表V的內(nèi)阻，即RVR1。方案二：半偏法。如圖乙所示，閉合K，將開關(guān)S擲向1，調(diào)節(jié)滑動變阻器R3，使電壓表V滿偏；然后將開關(guān)S擲向2，保持滑動變阻器R3的滑動頭不變，調(diào)節(jié)電阻箱R1，使電壓表V半偏，則由于R3相對于電壓表V和電阻箱R1阻值較小，因此電壓表V和電阻箱R1上的總電壓幾乎不變，其中一半電壓加在電壓表V上，一半電壓加在電阻箱R1上，故電阻箱R1的阻值即電壓表V的內(nèi)阻，即RVR1。方案三：伏安法。不能直接使用電流表A1測流過電壓表的電流，由于電壓表V2內(nèi)阻的準(zhǔn)確值不知道，因此也不能當(dāng)電流表使用，故我們考慮通過電阻箱R1來測流過電壓表的電流。如圖丙所示，此時流過R1的電流為I，因此電壓表的內(nèi)阻為RV。三種測量方案的比較(1)替代法實(shí)驗原理簡單，看似沒有系統(tǒng)誤差，但考慮到電阻箱不能連續(xù)調(diào)節(jié)，往往很難保證電壓表V2的讀數(shù)不變。(2)半偏法測電壓表的內(nèi)阻時，開關(guān)S接2，由于R1的串入，并聯(lián)部分的總阻值略有增大，并聯(lián)部分的電壓略有增大，加在電壓表V上的電壓是原電壓的一半，因此電阻箱上的電壓比電壓表上的電壓大，電壓表內(nèi)阻的測量值偏大。(3)伏安法測電壓表的內(nèi)阻時，非理想電壓表可看作一個可讀出兩端電壓的電阻，因此計算得到通過電壓表的電流無系統(tǒng)誤差，加在電壓表上的電壓也無系統(tǒng)誤差，測量的電壓表的內(nèi)阻也無系統(tǒng)誤差，是最好的測量電壓表內(nèi)阻的方法。