1、第21讲电路的基本概念与规律,-3-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,电源和电流1.电源的作用:给用电器两端提供持续的。2.电流(1)定义:描述电流强弱的物理量,其大小等于通过导体横截面的与通过这些电荷量所用的比值。定义式:。(2)电流是标量,为研究问题方便,规定定向移动的方向为电流的方向。在外电路中电流由电源极到极,在内电路中电流由电源极到极。,电压,电荷量,时间,正电荷,正 负,负 正,-4-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.在示波管中,2 s内有61013个电子通过横截面积大小未知的电子枪,则示波管中电流大小为()A.4.810-6 AB.
2、310-13 AC.9.610-6 AD.无法确定,A,-5-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.扫描隧道显微镜(STM)是根据量子力学原理中的隧道效应设计成的,当原子尺度的探针针尖在不到一个纳米的高度上扫描样品时,在针尖与样品之间加一大小在2 mV2 V之间的电压,针尖与样品之间产生隧道效应而有电子逸出,形成隧道电流,电流I随针尖与样品间的距离r的增大而指数减小(如图甲所示),当探针沿物质表面按给定高度匀速扫描时,因样品表面原子的凹凸不平,使探针与物质表面间的距离不断发生改变,从而引起隧道电流随时间不断发生改变,这种变化便反映了样品表面原子水平的凹凸形态,如果在某次扫
3、描中隧道电流如图乙所示,那么样品表面可能是下图中的(),-6-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,答案:A解析:由于隧道电流I随针尖与样品间的距离r的增大而指数减小,距离越小,电流越大,如题图乙所示的隧道电流,说明样品表面可能如图A。,-7-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.形成电流的条件:(1)导体中有能够自由移动的电荷。(2)导体两端存在电压。2. 是电流的定义式,I与q、t无关。,-8-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,欧姆定律与I-U图象1.内容:导体中的电流跟导体两端的成正比,跟导体的_成反比。2.表达式:。3.适用
4、范围:金属导电和电解液导电,不适用于气体导电或半导体元件。,电压,电阻,-9-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,4.导体的伏安特性曲线导体中的电流随导体两端电压变化的图线。对于线性元件,伏安特性曲线是过原点的直线,直线斜率的倒数,数值上等于 ,如图甲所示。对于非线性元件,伏安特性曲线是弯曲的,曲线在某点的切线的斜率的倒数,数值上不等于电阻;的斜率的倒数,数值上等于电阻,如图乙所示,导体的电阻随电流的增大而减小;当I=I0时,电阻,该点与原点O的连线,-10-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,B,-11-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归
5、纳提升,-12-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示,P为图线上一点,PN为图线的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线。则下列说法错误的是(),C,解析:在I-U图象中,图线上的点与O点连线的斜率表示该点所对应的电压电流下电阻的倒数,图象中图线的斜率逐渐减小,电阻逐渐增大,A正确;对应P点,小灯泡的电压为U1,电流为I2,根据欧姆定律可知,小灯泡的电阻应为 ,B正确、C错误;其工作功率为P=U1I2,即为图中矩形PQOM所围的面积,D正确。,-13-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,3.导体的伏
6、安特性曲线是反映导体电学性质的重要图象,根据它可以计算某一电压时的电阻、功率,定性分析电阻随电压的变化情况等。对于线性元件,伏安特性曲线是过原点的直线,直线斜率的倒数,数值上等于电阻。对于非线性元件,伏安特性曲线是弯曲的,曲线在某点的切线的斜率的倒数,数值上不等于电阻。该点与原点O的连线的斜率的倒数,数值上等于电阻。,-14-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,串联电路和并联电路1.串联电路和并联电路特点,I=I1+I2+In,U1+U2+Un,R1R2Rn,R1R2Rn,-15-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.电压表、电流表的改装,-16-,基
7、础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.如图所示,甲、乙两电路都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器R组成的,下列说法正确的是()A.甲表是电流表,R增大时量程增大B.甲表是电压表,R增大时量程不变C.乙表是电压表,R增大时量程增大D.乙表是电流表,R增大时量程减小,C,解析:甲表是电流表,当R增大时量程减小;乙表是电压表,当R增大时量程增大,故选项C正确。,-17-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.如图所示,电流表A1(03 A)和A2(00.6 A)由两个相同的电流计改装而成,现将这两个电流表并联后接入电路中。闭合开关S,调节滑动变阻器,下列说法正确的
8、是()A.A1、A2的读数之比为15B.A1、A2的读数之比为11C.A1、A2的指针偏转角度之比为15D.A1、A2的指针偏转角度之比为11,D,解析:图中的A1、A2并联,表头的电压相等,电流相等,指针偏转的角度相同,所以A1、A2的指针偏转角度之比为11,选项C错误,选项D正确;量程不同的电流表读数不同,电流表A1的量程为3 A,A2的量程为0.6 A,当偏转角相同时,A1、A2的读数之比为51,所以选项A、选项B错误。,-18-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,串、并联电路的几个常用结论1.当n个等值电阻R0串联或并联时,R串=nR0, 2.串联电路的总电阻大于电
9、路中任意一个电阻,并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻。3.在电路中,某个电阻增大(或减小),则总电阻增大(或减小)。4.某电路中无论电阻怎样连接,该电路消耗的总电功率始终等于各个电阻消耗的电功率之和。,-19-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,导体的电阻1.电阻定律:同种材料的导体,其电阻跟它的成正比,与它的成反比,导体的电阻还与构成它的有关。表达式为:2.电阻率:比例系数叫作材料的电阻率,反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性,与导体的材料有关,与导体的长度、横截面积无关。(1)物理意义:反映导体的,是导体材料本身的属性;(2)电阻率与温度的关系:金属的电阻率随温
10、度升高而;半导体的电阻率随温度升高而。一些合金几乎不受的影响。,长度,横截面积,材料,导电性能,增大,减小,温度,-20-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.欧姆不仅发现了欧姆定律,还研究了电阻定律。有一个长方体金属电阻,材料分布均匀,边长分别为a、b、c,且abc。电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻阻值最小的是(),A,-21-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.某个由导电介质制成的电阻截面如图所示,导电介质的电阻率为,制成内外半径分别为a和b的半球壳层形状(图中阴影部分),半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极,
11、在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极,设该电阻的阻值为R。下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的,你可能不会求解R,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断,R的合理表达式应为(),B,-22-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,解析:根据 ,从单位上看,分子应是长度单位,而分母应是面积单位,只有A、B单位符合,C、D错误;再代入特殊值,若b=a,球壳无限薄,此时电阻为0,因此只有B正确。,-23-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,电阻的大小与电阻两端电压、通过电阻的电流大小无关,电阻大小只与
12、电阻的材料、电阻的长度和电阻的横截面积有关。两个公式对比:,-24-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,电功与电热1.电功(1)定义:电流在一段电路上做的功,其大小等于电路消耗的电能。(2)公式:W=。(3)适用范围:。2.电功率(1)定义:单位时间内电流在一段电路上做的功。(2)公式:P=。(3)适用范围:。(4)额定功率:用电器在电压下工作时的功率。(5)实际功率:用电器在电压下工作时的功率。,Uit,任何电路,UI,任何电路,额定,实际,-25-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,3.电热(1)定义:电流I通过有电阻R的导体时产生的热量。(2)公式
13、:根据焦耳定律有Q=。4.热功率(1)定义:单位时间内产生的热量。(2)公式:P=。,I2Rt,I2R,-26-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.右图中的路灯为太阳能路灯,每只路灯的光伏电池板有效采光面积约0.3 m2。晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为3106 J。如果每天等效日照时间约为6 h,光电池一天产生的电能可供30 W的路灯工作8 h。光电池的光电转换效率约为()A.4.8%B.9.6%C.16%D.44%,C,-27-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.如图所示,电阻R和电动机M串联接到电路中,已知电阻R跟电动机M
14、线圈的电阻相等,开关闭合后,电动机正常工作,设电阻R和电动机两端的电压分别为U1和U2;经过时间t,电流通过电阻R做的功为W1,产生的热量为Q1;电流通过电动机M做的功为W2,产生的热量为Q2,则有()A.U1=U2,Q1U2,Q1=Q2,B,解析:电阻R和电动机M串联,流过两用电器的电流相同。电阻R跟电动机M线圈的电阻相等,则由焦耳定律可知两者产生的热量相等,则Q1=Q2。电动机正常工作时为非纯电阻用电器,消耗的电能绝大部分转化为机械能,所以电流通过电动机M做的功要大于电流通过电阻R做的功,W1IR,则U1U2,故选项B正确。,-28-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,-29-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提
