第一章恆定電流
一、電源和電流
1、電流產生的條件：
（1） 導體內有大量自由電荷（金屬導體——自由電子；電解質溶液——正負離子；導電氣體——正負離子和電子）
（2） 導體兩端存在電勢差（電壓）
（3） 導體中存在持續電流的條件：是保持導體兩端的電勢差。
2電流的方向
電流可以由正電荷的定向移動形成，也可以是負電荷的定向移動形成，也可以是由正負電荷同時定向移動形成。習慣上規定：正電荷定向移動的方向為電流的方向。
說明：（1）負電荷沿某一方向運動和等量的正電荷沿相反方向運動產生的效果相同。金屬導體中電流的方向與自由電子定向移動方向相反。
（2）電流有方向但電流強度不是向量。
（3）方向不隨時間而改變的電流叫直流；方向和強度都不隨時間改變的電流叫做恆定電流。通常所說的直流常常指的是恆定電流。
二、電動勢
1．電源
（1）電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電勢能的裝置。
（2）非靜電力在電源中所起的作用：是把正電荷由負極搬運到正極，同時在該過程中非靜電力做功，將其他形式的能轉化為電勢能。
【注意】在不同的電源中，是不同形式的能量轉化為電能。
2．電動勢
（1）定義：在電源內部，非靜電力所做的功w與被移送的電荷q的比值叫電源的電動勢。
（2）定義式：e=w/q
（3）物理意義：表示電源把其它形式的能（非靜電力做功）轉化為電能的本領大小。電動勢越大，電路中每通過1c電量時，電源將其它形式的能轉化成電能的數值就越多。
【注意】：① 電動勢的大小由電源中非靜電力的特性（電源本身）決定，跟電源的體積、外電路無關。
②電動勢在數值上等於電源沒有接入電路時，電源兩極間的電壓。
③電動勢在數值上等於非靜電力把1c電量的正電荷在電源內從負極移送到正極所做的功。
3．電源（池）的幾個重要引數
①電動勢：它取決於電池的正負極材料及電解液的化學性質，與電池的大小無關。
②內阻（r）:電源內部的電阻。
③容量：電池放電時能輸出的總電荷量。其單位是：a·h，ma·h.
【注意】：對同一種電池來說，體積越大，容量越大，內阻越小。
三、歐姆定律
1、導體的電阻
①定義：導體兩端電壓與通過導體電流的比值，叫做這段導體的電阻。
②公式：r=u/i（定義式）
說明：a、對於給定導體，r一定，不存在r與u成正比，與i成反比的關係，r只跟導體本身的性質有關
b、這個式子（定義）給出了測量電阻的方法——伏安法。
c、電阻反映導體對電流的阻礙作用
2、歐姆定律
①定律內容：導體中電流強度跟它兩端電壓成正比，跟它的電阻成反比。
②公式：i=u/r
適應範圍：一是部分電路，二是金屬導體、電解質溶液
3、導體的伏安特性曲線
（1）伏安特性曲線：用縱座標表示電流i，橫座標表示電壓u，這樣畫出的i-u圖象叫做導體的伏安特性曲線。
（2）線性元件和非線性元件
線性元件：伏安特性曲線是通過原點的直線的電學元件。
非線性元件：伏安特性曲線是曲線，即電流與電壓不成正比的電學元件
4、導體中的電流與導體兩端電壓的關係
（1）對同一導體，導體中的電流跟它兩端的電壓成正比。
（2）在相同電壓下，u/i大的導體中電流小，u/i小的導體中電流大。所以u/i反映了導體阻礙電流的性質，叫做電阻（r）
（3）在相同電壓下，對電阻不同的導體，導體的電流跟它的電阻成反比。
四、串聯電路和併聯電路
1、 串聯電路
①電路中各處的電流強度相等。i=i1=i2=i3=…
②電路兩端的總電壓等於各部分電路兩端電壓之和u=u1+u2+u3+…
③串聯電路的總電阻，等於各個電阻之和。r=r1+r2+r3+…
④電壓分配：u1/r1=u2/r2 u1/r1=u/r
⑤n個相同電池（e、r）串聯：en = ne rn = nr
⑥串聯電路的功率分配：p=i2r
p1/r1=p2/r2=p3/r3=…=pn/rn
2、 併聯電路
1 併聯電路中各支路兩端的電壓相等。u=u1=u2=u3=…
2 電路中的總電流強度等於各支路電流強度之和。i=i1+i2+i3+…
3 併聯電路總電阻的倒數，等於各個電阻的倒數之和。
1/r=1/r1+1/r2+1/r3+ 對兩個電阻併聯有：r=r1r2/（r1+r2）
4 電流分配：i1/i2=r1/r2 i1/i=r1/r
⑤n個相同電池（e、r）併聯：en = e rn =r/n
⑥併聯電路的功率分配：
p1r1=p2r2=p3r3=…=pnrn=u2
3、幾點注意事項：
①幾個相同的電阻併聯，總電阻為乙個電阻的幾分之一；
②若不同的電阻併聯，總電阻小於其中最小的電阻；
③若某一支路的電阻增大，則總電阻也隨之增大；
④若併聯的支路增多時，總電阻將減小；
⑤當乙個大電阻與乙個小電阻併聯時，總電阻接近小電阻。
4、 分壓作用和電壓表:
說明: 如果給電流錶串聯乙個分壓電阻,分擔一部分電壓,就可以用來測量較大的電壓了.加了分壓電阻並在刻度板上標出電壓值,就把電流錶改裝成了電壓表.
5、 分流作用和電流錶(安培表):
說明: 併聯電阻可以分擔一部分電流,併聯電阻的這種作用叫做分流作用,作這種用途的電阻又叫做分流電阻.為了使電流錶能夠測量幾個安培甚至更大的電流,可能給它併聯個分流電阻,分掉一部分電流,這樣在測量大電流時,通過電流錶的電流也不致超過滿偏電流ig.
五、焦耳定律
1、電功
定義：電路中電場力對定向移動的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。用w表示。
實質：是能量守恆定律在電路中的體現。即電流做功的過程就是電能轉化為其他形式能的過程，在轉化過程中，能量守恆，即有多少電能減少，就有多少其他形式的能增加。
【注意】功是能量轉化的量度，電流做了多少功，就有多少電能減少而轉化為其他形式的能，即電功等於電路中電能的減少，這是電路中能量轉化與守恆的關鍵表示式：w = iut
【說明】：①表示式的物理意義：電流在一段電路上的功，跟這段電路兩端電壓、電路中電流強度和通電時間成正比。
②適用條件：i、u不隨時間變化——恆定電流
2、電功率
①定義：單位時間內電流所做的功
②表示式：p=w/t=ui（對任何電路都適用）
上式表明：電流在一段電路上做功的功率p，和等於電流i跟這段電路兩端電壓u的乘積。
③額定功率和實際功率
額定功率：用電器正常工作時所需電壓叫額定電壓，在這個電壓下消耗的功率稱額定功率。
實際功率：用電器在實際電壓下的功率。實際功率p實=iu，u、i分別為用電器兩端實際電壓和通過用電器的實際電流。
3、 焦耳定律：電流通過導體產生的熱量，跟電流的二次方，導體的電阻和通電時間成正比公式：q=i2rt
說明：a.(1)式表明電流通過導體時要發熱,焦耳定律就是研究電流熱效應定量規律的。
b.(1)式中各量的單位.
4、 電功和電熱的關係:
設問: 電流通過電路時要做功,同時,一般電路都是有電阻的,因此電流通過電路時也要生熱.那麼,電流做的功跟它產生的熱之間,又有什麼關係呢?
（1）、純電阻電路.
如圖所示,電阻r,電路兩端電壓u,通過的電流強度i.
電功即電流所做的功w=uit.
電熱即電流通過電阻所產生的熱量: q=i2rt
由部分電路歐姆定律u=ir
w=uit=i2rt=q
表明: 在純電阻電路中,電功等於電熱.也就是說電流做功將電能全部轉化為電路的內能
電功表示式w=uit=i2rt=(u2/r)/t
電功率的表示式p=ui=i2r=u2/r
（2）非純電阻電路.
如圖所示,電燈l和電動機m的串聯電路中,電能各轉化成什麼能?
電流通過電燈l時,電能轉化為內能再轉化為光能.電流通過電動機時,電能轉化為機械能和內能.
電流通過電動機m時
電功即電流所做的功(電動消耗的電能): w=uit
電熱即電流通過電動機電阻時所產生的熱量: q=i2rt
w(=uit)=機械能+q(=i2rt)
表明: 在包含有電動機,電解槽等非純電阻電路中,電功仍等於uit,
電熱仍等於i2rt.但電功不再等於電熱而是大於電熱了. uit＞i2rt
電功表示式w=uit≠q=i2rt
電功率表示式p=ui≠i2r
發熱功率表示式p=i2r≠ui
5、應用歐姆定律須注意對應性。
（1）選定研究物件電阻r後，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。該公式只能直接用於純電阻電路，不能直接用於含有電動機、電解槽等用電器的電路。
（2）公式選取的靈活性。
①計算電流，除了用外，還經常用併聯電路總電流和分電流的關係：i=i1+i2
②計算電壓，除了用u=ir外，還經常用串聯電路總電壓和分電壓的關係：u=u1+u2
③計算電功率，無論串聯、併聯還是混聯，總功率都等於各電阻功率之和：p=p1+p2
對純電阻，電功率的計算有多種方法：p=ui=i 2r=
以上公式i=i1+i2、u=u1+u2和p=p1+p2既可用於純電阻電路，也可用於非純電阻電路。既可以用於恆定電流，也可以用於交變電流。
六、電阻定律
1、電阻定律r=ρl/s
2、電阻率是反映材料導電性能的物理量.材料的電阻率隨溫度的變化而改變；某些材料的電阻率會隨溫度的公升高而變大（如金屬材料）；某些材料的電阻率會隨溫度的公升高而減小（如半導體材料、絕緣體等）；而某些材料的電阻率隨溫度變化極小（如康銅合金材料）
3、式中ρ是比例常數，它與導體的材料有關，是乙個反映材料導電性能的物理量，稱為材料的電阻率。
（1）電阻率是反映材料導電性能的物理量。
（2）單位：歐·公尺（ω·m）
4、純金屬的電阻率小,合金的電阻率較大,橡膠的電阻率最大
電阻率小用作導電材料,電阻率大的用作絕緣材料.
改變電阻可以通過改變導體的長度，改變導體橫截面積或是更換導體材料等途徑。
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