高中物理選修3-1恒定電流課件ppt

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1、 物理3-1恒定電流復習恒定電流復習1一、電流一、電流3.對于金屬導體有I=nqvS(n為單位體積內的自由電子個數,S為導線的橫截面積,v為自由電子的定向移動速率,2二、部分電路歐姆定律二、部分電路歐姆定律實驗定律實驗定律I=U/RR=U/I3三、電阻定律三、電阻定律R=L/S4四、電功四、電功 電功率焦耳定律（實驗定律）電功率焦耳定律（實驗定律）(2)、電功率、電功率(1)、電功、電功5(3)、焦耳定律（實驗定律）、焦耳定律（實驗定律）6五、路端電壓：r討論：rREI從上式可以看出：從上式可以看出：RI，U外外、U內內，當，當R時，時，I=0、U外外=E E、U內內=0（也稱為斷路時）（也稱

2、為斷路時）RI，U外外、U內內，當，當R=0時，時，I=E/r（短路電流強度）（短路電流強度）U外外=0、U內內=E E7六、閉合電路的六、閉合電路的U-I圖線圖線右圖中右圖中a為電源的為電源的U-I圖象；圖象；b為外電阻的為外電阻的U-I 圖象；圖象；a的斜率的絕對值表示內阻大??；的斜率的絕對值表示內阻大??；a與縱軸的交點坐標表示電源的電動勢；與縱軸的交點坐標表示電源的電動勢；b的斜率的絕對值表示外電阻的大??；的斜率的絕對值表示外電阻的大??；兩者的交點坐標表示該電阻接入電路時電路的總電流和兩者的交點坐標表示該電阻接入電路時電路的總電流和路端電壓路端電壓;該點和原點之間的矩形的面積表示電源的輸

3、出功率；該點和原點之間的矩形的面積表示電源的輸出功率；8七七.電源的功率和效率電源的功率和效率O RP出出PmrrEPm42討論：電源的輸出功率討論：電源的輸出功率可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，而當內外電阻相等時，而當內外電阻相等時，電源的輸出功率最大為電源的輸出功率最大為功率：功率：電源的輸出功率電源的輸出功率P出出=UI電源內部消耗的功率電源內部消耗的功率Pr=I 2r電源的總功率電源的總功率 PE=EI電源的效率：電源的效率：rRREUPPE（最后一個等號只適用于純電阻電路）（最后一個等號只適用于純電阻電路）9例例1:如圖所示直線

4、如圖所示直線A為電源的為電源的U-I圖線圖線,直線直線B為電阻的為電阻的U-I圖線圖線,用該電源和該電阻組成閉合電路用該電源和該電阻組成閉合電路,則電源的輸則電源的輸出功率和電源的效率分別是出功率和電源的效率分別是:（）A.4W,33%B.2W,33.3%C.2W,67%D.4W,67%解解:由圖線可知由圖線可知R=1,E=3V r=0.5虛線和坐標軸所包圍的面積等虛線和坐標軸所包圍的面積等于輸出功率于輸出功率,P出出=4WP總總=EI=6W=P出出/P總總=4/6=67%10 臨界電阻法臨界電阻法選擇方法：令 R0=RARV當 RR0 即 時用 RVRRAR當 RR0 即 時用 RARRVR

5、 試觸法試觸法選擇方法：將電壓表分別接a、b兩點1、內接法與外接法的選擇、內接法與外接法的選擇內接法外接法R測 R真R測 R真內接法外接法RabAVARVRAV條件：未給出R的估計阻值條件：已給出R的估計阻值112、限流與分壓、限流與分壓電路特點電路特點分分 壓壓電路圖滑動頭從a滑向bR0上電壓變化范圍(設 r=0 )R0R0+Ro接通電鍵時滑動頭初始位置應處于 a 端 a 端限限 流流R0kRabR0kRab12、選擇方法、選擇方法 限流接法 分壓接法：（通常情況）電流、電壓能達到要求的調節范圍；不超過測量儀表的量程，不超過各元件允許的最大電流。（三種特殊條件）a、要求某部分電路的電壓或電流

6、從零開始連續可調。b、采用限流接法時無論怎樣調節滑動變阻器，電路中 的電流（電壓）都會超過電表量程或元件允許的最大電流。c、用電器電阻遠大于滑動變阻器電阻，不利于測量獲得多組數據。13+_分 壓 外 接 14+_分 壓 外 接 15+_分 壓 外 接 16+_分 壓 外 接 17+_分 壓 外 接 18分 壓 內 接19二、電流表二、電流表G G改為電壓表改為電壓表V V1、電流表改裝電壓表的原理：、電流表改裝電壓表的原理：串聯一個電阻，分擔一部分電串聯一個電阻，分擔一部分電壓壓 20【例例】滿偏電流滿偏電流Ig=500uA，內阻，內阻Rg=200的電流的電流表表G,要把它改裝成為量程為要把它

7、改裝成為量程為3V的電壓表，應串聯的電壓表，應串聯一個多大的分壓電阻。一個多大的分壓電阻。3108.5gRIUR解：滿偏電壓解：滿偏電壓 Ug=IgRg=0.1V需電阻分壓需電阻分壓 UR=U量程量程-Ug=2.9V分壓電阻分壓電阻或直接由下式來求或直接由下式來求ggRRUI 量量程程212、分壓電阻的計算、分壓電阻的計算 ggggRIRIUIUR 量量程程分壓電阻分壓電阻注意：電壓表量程越大，分壓電阻越大，注意：電壓表量程越大，分壓電阻越大，這就是通常電壓表內阻很大的原因。這就是通常電壓表內阻很大的原因。ggVIURRR量量程程 電壓表內阻電壓表內阻221、表頭改裝電流表的原理：、表頭改裝電

8、流表的原理：并聯一個電阻，分擔一部分電并聯一個電阻，分擔一部分電流流 三、把表頭三、把表頭G G改為電流表改為電流表A A23【例例】滿偏電流滿偏電流Ig=500uA,內阻內阻Rg=200的電流表的電流表G,若把它改裝成為量程為若把它改裝成為量程為3A的電流表，應并聯一的電流表，應并聯一個多大的分流電阻？個多大的分流電阻？解：并聯端電壓解：并聯端電壓Ug=IgRg=0.1VR需分電流需分電流IR=I量程量程-Ig=2.9995A分流電阻分流電阻 033.0RgIUR或直接由下式來求或直接由下式來求gggIIRIR 量量程程242、分流電阻的計算、分流電阻的計算ggggRgRIIIRIIR 量量

9、程程分流電阻分流電阻電流表內阻電流表內阻RRRRRggA 注意：電流表量程越大，分流電阻越小，注意：電流表量程越大，分流電阻越小，這就是通常電流表內阻很小的原因。這就是通常電流表內阻很小的原因。25改裝電壓表改裝電流表電路R的作用R的計算電表的總電阻串聯電路串聯電路并聯電路并聯電路分壓分壓分流分流RRRgV RRRRRggA 總結：小量程電流表的改裝總結：小量程電流表的改裝gggIIRIR 量量程程gggIIRIR 量量程程261、電路圖：、電路圖：四、多量程電壓表四、多量程電壓表271、電路圖：、電路圖：五、多量程電流表五、多量程電流表28測金屬絲電阻率實驗步驟測金屬絲電阻率實驗步驟:1.用

10、螺旋測微器在被測金屬導線上的三個不同位置各用螺旋測微器在被測金屬導線上的三個不同位置各測一次直徑測一次直徑,求出其平均值求出其平均值d,計算出導線的橫截面積計算出導線的橫截面積S.2按如圖所示的原理電路圖連接好按如圖所示的原理電路圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路。用伏安法測電阻的實驗電路。3用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線的有效長度導線的有效長度l,反復測量反復測量3次次,求出其平均值。求出其平均值。4把滑動變阻器的滑動片調節到使接入電路中的電把滑動變阻器的滑動片調節到使接入電路中的電阻值最大的位置阻值最大的位置,電路經檢查確認無誤后電路經檢查確認無

11、誤后,閉合電鍵閉合電鍵S。改變滑動變阻器滑動片的位置改變滑動變阻器滑動片的位置,讀出幾組相應的電流讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數表、電壓表的示數I和和U的值，斷開電鍵的值，斷開電鍵S，求出導線，求出導線電阻電阻R的平均值。的平均值。5.將測得的將測得的R、l、d值值,代入電阻率計算公式代入電阻率計算公式中，計算出金屬導線的電阻率。中，計算出金屬導線的電阻率。6拆去實驗線路，整理好實驗器材。拆去實驗線路，整理好實驗器材。29一一.實驗目的實驗目的描繪小燈泡的描繪小燈泡的伏安特性曲線伏安特性曲線，并分析曲線的變化規律，并分析曲線的變化規律二二.實驗原理實驗原理測出多組小燈泡的測出多組小燈泡的U

12、 U、I,I,并繪出并繪出I-UI-U圖象圖象.由圖象的由圖象的斜率斜率反映電阻與溫度的關系反映電阻與溫度的關系三三.實驗器材實驗器材小燈泡小燈泡(3.8 V 0.3 A)(3.8 V 0.3 A)，電流表，電壓表，滑動變阻器，學生電源、開，電流表，電壓表，滑動變阻器，學生電源、開關和導線坐標紙、鉛筆關和導線坐標紙、鉛筆VRx?AR R0 0四四.電路設計電路設計開關閉合前，滑片該放在哪里？實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線303重復測量重復測量：用同樣的方法測量并記錄：用同樣的方法測量并記錄12組組U值和值和I值值.五五.實驗步驟實驗步驟1連接電路連接電路：按實驗電

13、路圖連好電路：按實驗電路圖連好電路(注意開關應注意開關應斷開斷開，滑動變阻器與燈泡滑動變阻器與燈泡并聯部分電阻為零并聯部分電阻為零)次數次數123456789 10 11 12電壓電壓U/V電流電流I/A2測量數據測量數據：閉合開關：閉合開關S，調節滑動變阻器，記錄一組電，調節滑動變阻器，記錄一組電壓壓U和電流和電流I值值5.描繪曲線描繪曲線：在坐標紙上：在坐標紙上,以以U為橫為橫坐標、坐標、I為縱坐標建立為縱坐標建立 直角坐標系直角坐標系,并根并根據表中數據描點據表中數據描點,先觀察所描點的走向先觀察所描點的走向,再用平滑曲線連接各點得到再用平滑曲線連接各點得到IU圖線圖線.4.整理器材整理

14、器材:斷開開關斷開開關S,整理好器材整理好器材圖象反映了小燈泡的電阻隨溫度有什么樣的變化規律?31實驗原理實驗原理:實驗目的實驗目的:測定電池的電動勢和內電阻。測定電池的電動勢和內電阻。如圖如圖1所示，改變所示，改變R的阻值，從電壓表和電流表中讀的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組出幾組I、U值，利用閉合電路的歐姆定律求出幾組值，利用閉合電路的歐姆定律求出幾組E、r值，最后分別算出它們的平均值。值，最后分別算出它們的平均值。此外，還可以用作圖法來處理數據。此外，還可以用作圖法來處理數據。即在坐標紙上以即在坐標紙上以I為橫坐標，為橫坐標，U為縱坐標為縱坐標,用測出的幾用測出的幾組組I、U值畫出值畫

15、出U-I圖象圖象(如圖如圖2)所得直線跟縱軸的交點所得直線跟縱軸的交點即為電動勢即為電動勢E值值,圖線斜率的絕對值即為內電阻圖線斜率的絕對值即為內電阻r的值的值.實驗器材實驗器材:待測電池，電壓表待測電池，電壓表(0-3V),電流表（電流表（0-0.6A），），滑動變阻器（滑動變阻器（10），），電鍵，導線。電鍵，導線。32實驗步驟實驗步驟:1電流表用電流表用0.6A量程，電壓表用量程，電壓表用3V量程，按電路圖量程，按電路圖連接好電路。連接好電路。2把變阻器的滑動片移到一端使阻值最大。把變阻器的滑動片移到一端使阻值最大。3閉合電鍵，調節變阻器，使電流表有明顯示數，閉合電鍵，調節變阻器，使電流

16、表有明顯示數，記錄一組數據（記錄一組數據（I1、U1），用同樣方法測量幾組），用同樣方法測量幾組I、U的值。的值。4打開電鍵，整理好器材。打開電鍵，整理好器材。5處理數據，用公式法和作圖法兩種方法求出電動處理數據，用公式法和作圖法兩種方法求出電動勢和內電阻的值。勢和內電阻的值。33注意事項注意事項:1為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內阻宜為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內阻宜大些，可選用已使用過一段時間的大些，可選用已使用過一段時間的1號干電池。號干電池。2要測出不少于要測出不少于6組組I、U數據，且變化范圍要大些，數據，且變化范圍要大些，3在畫在畫U-I圖線時，要使較多的點落在這條直

17、線上或圖線時，要使較多的點落在這條直線上或使各點均勻分布在直線的兩側。個別偏離直線太遠的使各點均勻分布在直線的兩側。個別偏離直線太遠的點可舍去不予考慮。點可舍去不予考慮。4干電池內阻較小時路端電壓干電池內阻較小時路端電壓U的變化也較小，即不的變化也較小，即不會比電動勢小很多，這時，在畫會比電動勢小很多，這時，在畫U-I圖線時，縱軸的刻圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據測得的數據從某一恰當度可以不從零開始，而是根據測得的數據從某一恰當值開始（橫坐標值開始（橫坐標I必須從零開始）。但這時圖線和橫軸必須從零開始）。但這時圖線和橫軸的交點不再是短路電流。的交點不再是短路電流。不過直線斜率的絕對

18、值照樣不過直線斜率的絕對值照樣還是電源的內阻還是電源的內阻，這時要特別注意計算斜率時縱軸的這時要特別注意計算斜率時縱軸的刻度不從零開始?？潭炔粡牧汩_始。341、電路圖：、電路圖：六、歐姆表原理六、歐姆表原理2、構造：、構造：表頭表頭電源電源可變電阻可變電阻 35363、原理：、原理：1）兩表筆短路調零）兩表筆短路調零 相當于被測電阻相當于被測電阻Rx0,調節調節R使使 rRREIIgg 表頭電流滿偏表頭電流滿偏Ig處，對處，對應歐姆表零刻度應歐姆表零刻度(右側右側)372）兩表筆斷路）兩表筆斷路 相當于被測電阻相當于被測電阻Rx，此時，此時I0，指針，指針不偏轉不偏轉 表頭電流表頭電流I0處，

19、處，對應歐姆表對應歐姆表刻度刻度(左側左側)383）測量電阻測量電阻Rx 被測電阻為被測電阻為Rx，指針，指針指到某確定位置指到某確定位置 表頭電流表頭電流I與電阻與電阻Rx一一對應，但不一一對應，但不是線性關系，表盤是線性關系，表盤刻度不均勻刻度不均勻 xgRrRREI 391、電路圖：、電路圖：七、多用電表的原理七、多用電表的原理40表頭表頭測量電路測量電路轉換開關轉換開關紅黑表筆紅黑表筆 2、構造：、構造：41機械調零：機械調零：在表盤和選擇開關之間還有一個定位螺絲在表盤和選擇開關之間還有一個定位螺絲,用用它可以進行機械調零，即旋轉該調零螺絲，在不接入電它可以進行機械調零，即旋轉該調零螺

20、絲，在不接入電路中時，可使指針指在路中時，可使指針指在左端電流端電流“0”刻線。（即電阻刻線。（即電阻“”處）處）返返回回42歐姆調零歐姆調零：將選擇開關置于歐姆表某一擋后，紅、黑：將選擇開關置于歐姆表某一擋后，紅、黑表筆短接，使指針指向右端電流滿偏處。（即右端電表筆短接，使指針指向右端電流滿偏處。（即右端電阻阻“0 0”位置）。位置）。返返回回43歐姆調零歐姆調零:Ig=E/(r+R0+rg)R=0I=E/(r+R0+rg+R)ErIg，rgR0返回返回使用歐姆檔測電阻的步驟？44機械調零機械調零歐姆檔歐姆檔選擇倍率選擇倍率歐姆調零歐姆調零偏角大偏角大偏角小偏角小讀數讀數阻值等于讀數乘倍率阻

21、值等于讀數乘倍率中中間間附附近近換換小小倍倍率率換換大大倍倍率率使使指針盡可能靠指針盡可能靠近刻度盤的中央近刻度盤的中央位置時讀數誤差位置時讀數誤差小小.R=.R=表頭示數表頭示數倍率倍率步驟：步驟：表頭指針表頭指針454 4、待測電阻要跟別的元件和電源斷開、待測電阻要跟別的元件和電源斷開5 5、不要用手碰觸表筆的金屬、不要用手碰觸表筆的金屬2、合理選擇倍率，使、合理選擇倍率，使指針盡可能靠近刻度盤的中央位置指針盡可能靠近刻度盤的中央位置7、使用完畢應當拔出表筆，并把選擇開關旋至、使用完畢應當拔出表筆，并把選擇開關旋至OFF檔或檔或 交流電壓最高檔交流電壓最高檔注意點：注意點：1、多用電表在使用前，一定要觀察指針是否指向電流、多用電表在使用前，一定要觀察指針是否指向電流的零刻度。若有偏差，應調整機械零點的零刻度。若有偏差，應調整機械零點3、換用歐姆檔的量程時，一定要重新調整歐姆零點、換用歐姆檔的量程時，一定要重新調整歐姆零點6、要用歐姆檔讀數時，阻值等于表頭示數乘以選擇開關所、要用歐姆檔讀數時，阻值等于表頭示數乘以選擇開關所指的倍率指的倍率46