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高三物理第一轮复*教学案之恒定电流

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2010 届高三物理第一轮复*教学案之恒定电流 2.1 电流、欧姆定律、焦耳定律 【考纲要求】 电流、电动势 欧姆定律 电功 电功率 Ⅰ Ⅱ Ⅰ 焦耳定律 【知识梳理】 1.电流:通过导体横截面的电量跟所用时间的比值叫电流,表达式 I ? q 。电流的单位: t 安(A),1A=1C/s,常用单位还有毫安(mA)、微安(μ A),1A=103mA=106μ A。在国 际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位安培是基本单位之一。电流的方向:规定正电 荷定向移动的方向为电流方向。在金属导体中,电流方向与电子定向移动的方向相反。但电 流是标量,电流的方向表示的是电流的流向,电流的叠加是求代数和,而不是矢量和。电流 的微观表达式: I ? nqvS 。 2.欧姆定律的内容:导体中的电流 I 跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。欧 姆定律的适用范围: 金属导电和电解液导电, 对气体导电不适用。 I 3.导体的伏安特性曲线:导体中的电流 I 随导体两端的电压 U 变化的图线,叫做导体的伏安特性曲线,如图 1 所示。图线斜率 I 1 的物理意义:斜率的倒数表示电阻,即 tan? ? ? U R O 4.测量小灯泡伏安特性曲线的电路选择: U 图1 由于小灯泡的电阻较小,为减小误差,可采用安培表外接法, ? 本实验教材中滑动变阻器采用限流接法,电阻 R 串联在电路中,即使把 R 的值调到最大, 电路中还有一定的电流,因此实验绘出的伏安特性曲线缺少坐标原点附*的数据。 若要求小灯泡的电压变化范围较大(从零开始逐渐增大到接*额 定电压),则滑动变阻器可采用分压接法。教师要引导学生进行 分析,让学生知道电压如何变化,并知道接通电路前,滑动触点 应放在何处。 滑动变阻器采用分压接法的实验电路图如图 2 所示。 5.电功: 图2 (1)定义:导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。电流做 功的过程就是电能转化为其它形式的能的过程。 (2)计算公式: W ? UIt 。电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压 U、电 路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积。电功的单位是焦耳,简*梗攀牵↗)。 6.电功率: 计算公式: P ? W ? UI t 一段电路上的电功率 P 等于这端电路两端的电压 U 和电路中的 电流 I 的乘积。电功率的单位是瓦特,简称瓦,符号是(W)。 7.焦耳定律: (1)定义:电流通过导体产生的热量,跟电流的*方、导体电阻和通电时间成正比。 (2)计算公式:Q=I2Rt。焦耳定律是电流热效应的实验定律,凡是要计算电热,都应首选 焦耳定律。 8.电功与电热的区别 (1)区别:电功是从电场理论出发的概念,是电能减小的量度,所以不论是纯电阻电路还 是非纯电阻电路,P=IU 总是成立的。 电热是电路中的热现象(电流的热效应),是电能转化的一部分,焦耳定律 Q=I2Rt 是专门 计算电热的实验定律,用 Q=I2Rt 来计算电热,不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路,都是 适用的。 (2)联系:①在纯电阻电路中,电功与电热相等,电能的减少全部转化为内能,此时有: U2 U2 IUt ? I 2 Rt ? t ?W IU ? I 2 R ? ?P R R ②在非纯电阻电路中,电功大于电热,电能的减少量等于转化为内能的部分+转化为其它形 式的能的部分,即:W=IUt=I2Rt+E 其它 P=UI>I2R 因此 P=IU 是计算电功的唯一形式,P=I2R 是计算电热功率的唯一形式,而 R 在此没 有任何实际意义(除非 U 是专指 R 两端的电压) U2 【典型例题】 例 1 有一横截面积为 s 的铜导线,流经其中的电流强度为 I;设每单位体积的导线中有 n 个 自由电子,电子的电量为 e,此电子的定向移动速率为 v,在 Δ t 时间内,通过导线横截面 的自由电子数可表示为( ) A.nvs Δ t B.nv·Δ t C. I? t e D. I? t se 例 2(08 重庆卷)某同学设计了一个转向灯电路(题 15 图),其中 L 为指示灯,L1、L2 分 别为左、右转向灯,S 为单刀双掷开关,E 为电源.当 S 置于位置 1 时,以下判断正确的是 A.L 的功率小于额定功率 B.L1 亮,其功率等于额定功率 C.L2 亮,其功率等于额定功率 D.含 L 支路的总功率较另一支路的大 例 3(07 海南卷)一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为 36 W 与 36 V。若把此灯泡接到 输出电压为 18 V 的电源两端,则灯泡消耗的电功率 A.等于 36 W B.小于 36 W,大于 9 W C.等于 9 W D.小于 9 W 例 4(07 重庆理综)汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图,在打开车灯的情况下,电动 机未启动时电流表读数为 10 A,电动机启动时电流表读数为 58 A,若电源电动势为 12.5 V, 内阻为 0.05 Ω,电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了 A.35.8 W B.43.2 W C.48.2 W D.76.8 W × M A 电动机 【针对训练】 1.关于电流的说法正确的是( ) A、根据 I=q/t,可知 I 与 q 成正比。 B、如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电量相等,则导体中的电流是恒定电流。 C、电流有方向,电流是矢量 D、电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位 2.(盐城市 2008 届第一次调研)如图所示,电阻 R=20Ω ,电动机的绕组电阻 R′=10Ω .当 开关打开时,电流表的示数是 I,电路消耗的电功率为 P。当开关合上后,电动机转动起来。 若保持电路两端的电压不变,电流表的示数 I ′和电路消耗的电功率 P ′应是 A.I ′=3I B.I′<3I C.P′=3P D.P′<3P S M R U A 3、(镇江市 2008 届调研二)一个用半导体材料制成的电阻器 D,其电流 I 随它两端的电压 U


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