恆定電流
一、知識網路
恆定電流知識點總結
一、部分電路歐姆定律電功和電功率
(一)部分電路歐姆定律
1．電流
(1)電流的形成：電荷的定向移動就形成電流。形成電流的條件是：
①要有能自由移動的電荷； ②導體兩端存在電壓。
(2)電流強度：通過導體橫截面的電量q跟通過這些電量所用時間t的比值，叫電流強度。
①電流強度的定義式為：
②電流強度的微觀表示式為：
n為導體單位體積內的自由電荷數，q是自由電荷電量，v是自由電荷定向移動的速率，s是導體的橫截面積。
(3)電流的方向：物理學中規定正電荷的定向移動方向為電流的方向，與負電荷定向移動方向相反。在外電路中電流由高電勢端流向低電勢端，在電源內部由電源的負極流向正極。
2．電阻定律
(1)電阻：導體對電流的阻礙作用就叫電阻，數值上：。
(2)電阻定律：公式：，式中的為材料的電阻率，由導體的材料和溫度決定。
純金屬的電阻率隨溫度的公升高而增大，某些半導體材料的電阻率隨溫度的公升高而減小，某些合金的電阻率幾乎不隨溫度的變化而變化。
(3)半導體：導電性能介於導體和絕緣體之間，如鍺、矽、砷化鎵等。
半導體的特性：光敏特性、熱敏特性和摻雜特性，可以分別用於制光敏電阻、熱敏電阻及電晶體等。
(4)超導體：有些物體在溫度降低到絕對零度附近時。電阻會突然減小到無法測量的程度，這種現象叫超導；發生超導現象的物體叫超導體，材料由正常狀態轉變為超導狀態的溫度叫做轉變溫度tc。
3．部分電路歐姆定律
內容：導體中的電流跟它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比。
公式：適用範圍：金屬、電解液導電，但不適用於氣體導電。
歐姆定律只適用於純電阻電路，而不適用於非純電阻電路。
伏安特性：描述導體的電壓隨電流怎樣變化。若圖線為過原點的直線，這樣的元件叫線性元件；
若圖線為曲線叫非線性元件。
(二)電功和電功率
1．電功
(1)實質：電流做功實際上就是電場力對電荷做功，電流做功的過程就是電荷的電勢能轉化為其他形式能的過程。
(2)計算公式：適用於任何電路。
只適用於純電阻電路。
2．電功率
(1)定義：單位時間內電流所做的功叫電功率。
(2)計算公式：適用於任何電路。
只適用於純電阻電路。
3．焦耳定律
電流通過電阻時產生的熱量與電流的平方成正比，與電阻大小成正比，與通電時間成正比，即
(三)電阻的串並聯
1．電阻的串聯
電流強度：
電壓：電阻：
電壓分配：，
功率分配：，
2．電阻的併聯
電流強度
電壓電阻電流分配，
功率分配，
注意：無論電阻怎樣連線，每一段電路的總耗電功率p是等於各個電阻耗電功率之和，即p=p1+ p2+…+pn
二、閉合電路歐姆定律
(一)電動勢
電動勢是描述電源把其他形式的能轉化為電能本領的物理量，例如一節乾電池的電動勢e=1.5v，物理意義是指：電路閉合後，電流通過電源，每通過lc的電荷，乾電池就把1.
5j的化學能轉化為電能。
(二)閉合電路的歐姆定律
1．閉合電路歐姆定律
閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路中的電阻之和成反比：。
常用表示式還有：
和2．路端電壓u隨外電阻r變化的討論
電源的電動勢和內電阻是由電源本身決定的，不隨外電路電阻的變化而改變，而電流、路端電壓是隨著外電路電阻的變化而改變的：
(1)外電路的電阻增大時，i減小，路端電壓公升高；
(2)外電路斷開時，r=。路端電壓u=e；
(3)外電路短路時，r=0，u=0， (短路電流)．短路電流由電源電動勢和內阻共同決定．由於r一般很小。短路電流往往很大，極易燒壞電源或線路而引**災。
路端電壓隨外電阻變化的圖線如圖所示。
3．電源的輸出功率隨外電阻變化的討論
(1)電源的工作功率：，這個功率就是整個電路的耗電功率，通常叫做電源的供電功率。
(2)內耗功率：。
(3)輸出功率：，式中u為路端電壓。
特別地，當外電路為純電阻電路時，
由得，，故r=r（內、外電阻相等）時最大，且最大值
為，圖線如圖所示。
可見，當r＜r時，r增大，輸出功率增大。
當r＞r時，r增大，輸出功率減小。
三、電阻的測量
(一)伏安法測電阻
1．原理
，其中u為被測電阻兩端電壓，i為流經被測電阻的電流。
2．兩種測量電路——內接法和外接法
(1)內接法
電路形式：如圖所示。
誤差：適用條件：當r＞＞ra，即內接法適用於測量大電阻。
(2)外接法
電路形式：如圖所示。
測量誤差： ，即r測＜rx
適用條件：r＜＜rv即外接法適用於測小電阻。
3．怎樣選擇測量電路
(1)當被測電阻rx的大約阻值以及伏特表和電流錶內阻rvra已知時；
若，用內接法。
若，用外接法
(2)當rx的大約阻值未知時．採用試測法，將電流錶、電壓表及被測電阻rx按下圖方式連線成電路；接線時，將電壓表左端固定在a處，而電壓表的右端接線柱先後與b和c相接，與b相接時，兩表示數為(u1，i1)，當與c接觸時，兩表示數變為(u2，i2)；
若即電壓表示數變化大．宜採用安培表外接法。
若即電流表示數變化較顯著時，宜採用安培表內接法。
4．滑動變阻器的兩種接法——限流式和分壓式
(1)限流式：如圖所示，即將變阻器串聯在電路中。在觸頭p從變阻器左端移動到右端過程中，電阻rx上的電壓變化範圍為： （忽略電源內阻）
(2)分壓式：如圖所示，當觸頭p從變阻器左端移動到右端過程中，電阻rx上的電壓變化範圍是0～e(忽略電源內阻)。
若要求待測電阻的電壓從0開始變化時，變阻器一定採用分壓式。
(二)用歐姆表測電阻
1．歐姆表的構造
歐姆表構造如圖所示，其內部包括電流錶表頭g、電池e和調零電阻r
2．原理
當紅、黑兩錶筆短接時．如圖 (甲)所示，調節r，使電流錶指標達到滿偏電流(即調零)，此時指標所指表盤上滿刻度處．對應兩錶筆間電阻為0，這時有：
當紅、黑錶筆斷開，如圖 (乙)所示，此時，指標不偏轉，指在表盤最左端，紅、黑錶筆間的電阻相當於無窮
大，r=。
當兩錶筆間接入待測電阻r，時，如圖 (丙)所示，電流錶的電流為：
當rx改變，ix隨之改變，即每乙個rx都有乙個對應的ix，將電流錶表盤上ix 處標出對應rx的rx值，就製成歐姆表表盤，只要兩錶筆接觸待測電阻兩端，即可在表盤上直接讀出它的阻值。由於ix 不隨rx均勻變化，故歐姆表表盤刻度不均勻。
3．合理地選擇擋位
由於歐姆表表盤**部分的刻度較均勻，讀數較準，故選用歐姆表擋位時，應使指標盡量靠近**刻度。
4．歐姆表使用時須注意
(1)使用前先機械調零，使指標指在電流錶的零刻度。
(2)要使被測電阻與其他元件和電源斷開，不能用手接觸錶筆的金屬桿。
(3)合理選擇量程，使指標盡量指在刻度的**位置附近。
(4)換用歐姆擋的另一量程時，一定要重新調零。
(5)讀數時，應將表針示數乘以選擇開關所指的倍數。
(6)測量完畢，拔出錶筆，開關置於交流電壓最高擋或off擋。若長期不用，須取出電池。
說明：對於電源，有三種意義的電功率：
（1）總電功率p總=p出+p內=ei。
（2）輸出功率p出=ui
（3）電源內阻發熱損耗的電功率p內=i2r
電源的效率則是=×100%=×100%=×100%
電源的輸出功率最大時是否是效率最高呢？
下面我們來討論這個問題
當電源電動勢e和內電阻r一定時，電源的輸出功率（外電路的總功率）p出=i2r
隨負裁電阻r的變化是非單調的變化。
將i=代入上式可得p出=i2r=r==，
由上式可得，當r=r時，p出最大，且p出m==。
p出隨負載電阻及變化的曲線，如圖所示，由圖可見，對於同一輸出功率（p出m除外），有兩個可能的外電阻值。
當電源有最大輸出功率時，電源的效率=×100%=50%
而當r時（外電路斷路），1，
當r0時（外電路短路），0
所以並非電源有最大輸出功率時，效率就高。
恆定電流知識點
第二章恆定電流 2.1電源和電流 1 電流形成的原因和形成持續電流的兩個條件。2 電流的定義式 電流的微觀表示式及其應用 3 了解三個速度 自由電子定向移動的平均速率 電子做熱運動的速率 電流 電場 的傳導速率 2.2電動勢 1 電源的概念 2 電動勢的定義和物理意義 3 電勢差和電動勢的區別 4 ...
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