《恒定電流》知識(shí)點(diǎn)與典型例題解析

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1、《恒定電流》知識(shí)點(diǎn)與例題解析知識(shí)點(diǎn)總結(jié)一、基本概念及基本規(guī)律1．電流電流的定義式：，適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流。對(duì)于金屬導(dǎo)體有I=nqvS（n為單位體積內(nèi)的自由電子個(gè)數(shù)，S為導(dǎo)線的橫截面積，v為自由電子的定向移動(dòng)速率，約10-5m/s，遠(yuǎn)小于電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率105m/s，更小于電場(chǎng)的傳播速率3×108m/s），此公式只適用于金屬導(dǎo)體，千萬(wàn)不要到處套用。2．電阻定律導(dǎo)體的電阻R跟它的長(zhǎng)度l成正比，跟它的橫截面積S成反比，公式：。（1）ρ是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，叫材料的電阻率，單位是Ωm。（2）純金屬的

2、電阻率小，合金的電阻率大。（3）材料的電阻率與溫度有關(guān)系：①金屬的電阻率隨溫度的升高而增大（可以理解為溫度升高時(shí)金屬原子熱運(yùn)動(dòng)加劇，對(duì)自由電子的定向移動(dòng)的阻礙增大。）鉑較明顯，可用于做溫度計(jì)；錳銅、鎳銅的電阻率幾乎不隨溫度而變，可用于做標(biāo)準(zhǔn)電阻。②半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減?。梢岳斫鉃榘雽?dǎo)體靠自由電子和空穴導(dǎo)電，溫度升高時(shí)半導(dǎo)體中的自由電子和空穴的數(shù)量增大，導(dǎo)電能力提高）。③有些物質(zhì)當(dāng)溫度接近0K時(shí)，電阻率突然減小到零——這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物體叫超導(dǎo)體。材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度叫

3、超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度TC。我國(guó)科學(xué)家在1989年把TC提高到130K。現(xiàn)在科學(xué)家們正努力做到室溫超導(dǎo)。3．部分電路歐姆定律（適用于金屬導(dǎo)體和電解液，不適用于氣體導(dǎo)電）電阻的伏安特性曲線：注意I-U曲線和U-I曲線的區(qū)別。還要注意：當(dāng)考慮到電阻率隨溫度的變化時(shí)，電阻的伏安特性曲線不再是過原點(diǎn)的直線。4．電動(dòng)勢(shì)與電勢(shì)差電動(dòng)勢(shì)：E=W/q，單位：V電勢(shì)差：U=W/q，單位：V在電源外部的電路中，是靜電力對(duì)自由電荷做正功，電流由電源的正極流向負(fù)極，沿電流方向電勢(shì)降低；而在電源內(nèi)部是電荷受的非靜電力克服靜電力做功，電流由負(fù)極流

4、向正極，沿電流電勢(shì)升高。E=W/q中的W表示非靜電力做功W非；U=W/q中的W表示靜電力做功W電。總結(jié)：電動(dòng)勢(shì)與電勢(shì)差兩個(gè)概念表面上很相似，但從做功和能量轉(zhuǎn)化的角度講它們是正好相反，電動(dòng)勢(shì)表征電源中非靜電力做功的本領(lǐng)，即其它形式的能向電能轉(zhuǎn)化的本領(lǐng)；而電勢(shì)差是電路中靜電力做功的本領(lǐng)的量度，即電能向其它能轉(zhuǎn)化的情況。我們應(yīng)注意二者的區(qū)別和聯(lián)系。5．電功和電熱（1）電路中的功與能能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律。電源是把其它能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，內(nèi)阻和用電器是電能轉(zhuǎn)化為熱能等其它形式能的裝置。如化學(xué)電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)

5、化成電能，而電路中發(fā)光燈泡是將電能轉(zhuǎn)化成光、熱能，如圖所示電路。對(duì)于一個(gè)閉合電路，它的能量應(yīng)該是守恒的，但又在不同形式間轉(zhuǎn)化，通過做功方式完成。在電源部分，非靜電力做正功W非=qE，將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能。而內(nèi)阻上電流做功，將電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能W內(nèi)=qU′（U′為內(nèi)阻上的電勢(shì)降）；在外電路部分，電流做功W外=qU（U為路端電壓），電能轉(zhuǎn)化成其它形式的能。可見，整個(gè)電路中的能量循環(huán)轉(zhuǎn)化，電源產(chǎn)生多少電能，電路就消耗多少，收支平衡。即：W非=W內(nèi)+W外或qE=qU′+qU（2）電功與電熱如圖所示，用電器兩端電壓U，電流I

6、。時(shí)間t內(nèi)，電流對(duì)用電器做功W=UIt；該用電器的電功率P=W/t=UI；若用電器電阻為R，時(shí)間t內(nèi)該用電器產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt（焦耳定律）；該用電器的熱功率P熱=Q/t=I2R。①若電路為純電阻電路，電功等于電熱：W=Q=UIt=I2Rt=。②若電路為非純電阻電路（如電動(dòng)機(jī)和電解槽），由于電能除了轉(zhuǎn)化為電熱以外還同時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能等其它能，所以電功必然大于電熱：W>Q，這時(shí)電功只能用W=UIt計(jì)算，電熱只能用Q=I2Rt計(jì)算，兩式不能通用。電功就是電場(chǎng)力做的功，因此是W=UIt；由焦耳定律，電熱Q=I2R

7、t。其微觀解釋是：電流通過金屬導(dǎo)體時(shí)，自由電子在加速運(yùn)動(dòng)過程中頻繁與正離子相碰，使離子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，而電子速率減小，可以認(rèn)為自由電子只以某一速率定向移動(dòng)，電能沒有轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能，只轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。二、串并聯(lián)與混聯(lián)電路1．應(yīng)用歐姆定律須注意對(duì)應(yīng)性。選定研究對(duì)象電阻R后，I必須是通過這只電阻R的電流，U必須是這只電阻R兩端的電壓。該公式只能直接用于純電阻電路，不能直接用于含有電動(dòng)機(jī)、電解槽等用電器的電路。2．公式選取的靈活性。（1）計(jì)算電流，除了用外，還經(jīng)常用并聯(lián)電路總電流和分電流的關(guān)系：I=I1+I2（2）計(jì)算電壓，除

8、了用U=IR外，還經(jīng)常用串聯(lián)電路總電壓和分電壓的關(guān)系：U=U1+U2（3）計(jì)算電功率，無(wú)論串聯(lián)、并聯(lián)還是混聯(lián)，總功率都等于各電阻功率之和：P=P1+P2對(duì)純電阻，電功率的計(jì)算有多種方法：P=UI=I2R=以上公式I=I1+I2、U=U1+U2和P=P1+P2既可用于純電阻電路，也可用于非純電阻電路；既可以用于恒定電流，也可用于交變電流。3．對(duì)復(fù)雜電路分析，一