高中物理选修恒定电流.ppt

,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,高中物理选修恒定电流,高中物理选修恒定电流ppt课件,一、电流,1,、性质：标量,大小：,I,Q/t,表示单位时间内通过导体横截面的电量,2,、方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,导体中电流方向：从电势高处流向电势低处,电源：内部从电势低处流向电势高处,外部从电势高处流向电势低处,3.,对于金属导体有,I=nqvS,(,n,为单位体积内的自由电子个数,S,为导线的横截面积,v,为自由电子的定向移动速率,二、部分电路欧姆定律,实验定律,1,、内容：导体中的电流跟导体两端电压成正比，,跟导体的电阻成反比。,2,、表达式：,I=U/R,变形式：,R=U/I,3,、适用条件：金属导电或电解质导电,.,不适用气体导电,.,4,、伏,安特性曲线,三、电阻定律,1,、内容：导体的电阻跟导体的长度成正比，跟它的横截面积成反比。,2,、表达式：,R=,L/,S,3,、电阻率,：与导体的材料和温度有关。,一般金属的电阻随温度的升高而增大。某些材料电阻率降低到绝对零度附近时，减小到零，这种现象称为超导。,四、电功 电功率焦耳定律（实验定律）,1,、电流做功实质上是电场力推动自由电荷定向移动所做的功,.,2,、电流做功的过程伴随着电能和其它形式的能的转化,.,3,、表达式,W,UIt,（定义式）,(2),、电功率,1,、表示电流做功快慢的物理量,2,、表达式,P,UI,（定义式）,(1),、电功,(3),、焦耳定律（实验定律）,1,、内容：,2,、公式,Q,I,2,Rt,（定义式）,(4),、两种电路,1,、纯电阻电路：,W,UIt,I,2,Rt,P,UI,I,2,R,Q,I,2,Rt,UIt,W,2,、非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路，欧姆定律不再适用,电功,W,UItI,2,Rt,电功率,P,UII,2,R,电热,Q,I,2,RtUIt,五、路端电压：,r,讨论：,从上式可以看出：,R,I,，,U,外,、,U,内,，当,R,时，,I=0,、,U,外,=,E,、,U,内,=0,（也称为断路时）,R,I,，,U,外,、,U,内，当,R=0,时，,I=E/r,（短路电流强度）,U,外,=0,、,U,内,=,E,六、闭合电路的,U-I,图线,右图中,a,为电源的,U-I,图象；,b,为外电阻的,U-I,图象；,a,的斜率的绝对值表示内阻大小；,a,与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；,b,的斜率的绝对值表示外电阻的大小；,两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压,;,该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率；,七,.,电源的功率和效率,O R,P,出,P,m,r,讨论：电源的输出功率,可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，,而当内外电阻相等时，,电源的输出功率最大为,功率：,电源的输出功率,P,出,=,UI,电源内部消耗的功率,P,r,=,I,2,r,电源的总功率,P,E,=,EI,电源的效率：,（最后一个等号只适用于纯电阻电路）,例,1:,如图所示直线,A,为电源的,U-I,图线,直线,B,为电阻的,U-I,图线,用该电源和该电阻组成闭合电路,则电源的输出功率和电源的效率分别是,:,（）,A.4W,33%B.2W,33.3%,C.2W,67%D.4W,67%,解,:,由图线可知,虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率,P,出,=4W,P,总,=EI=6W,=P,出,/P,总,=4/6=67%,临界电阻法,选择方法：令,R,0,=R,A,R,V,当,R,R,0,即 时用,R,V,R,R,A,R,当,R,R,0,即 时用,R,A,R,R,V,R,试触法,选择方法：将电压表分别接,a,、,b,两点,1,、内接法与外接法的选择,内接法,外接法,R,测,R,真,R,测,R,真,内接法,外接法,R,a,b,A,V,A,R,V,R,A,V,条件：未给出,R,的估计阻值,条件：已给出,R,的估计阻值,2,、限流与分压,电路特点,分 压,电路图,滑动头从,a,滑向,b,R,0,上电压变化范围,(,设,r=0 ),R,0,R,0,+,R,o,接通电键时滑动头,初始位置应处于,a,端,a,端,限 流,R,0,k,R,a,b,R,0,k,R,a,b,、选择方法,限流接法,分压接法：,（通常情况）,电流、电压能达到要求的调节范围；,不超过测量仪表的量程，,不超过各元件允许的最大电流。,（三种特殊条件）,a,、要求某部分电路的电压或电流从零开始连续可调。,b,、采用限流接法时无论怎样调节滑动变阻器，电路中 的电流（电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流。,c,、用电器电阻远大于滑动变阻器电阻，不利于测量获得多组数据。,+,_,分 压 外 接,+,_,分 压 外 接,+,_,分 压 外 接,+,_,分 压 外 接,+,_,分 压 外 接,分 压 内 接,二、电流表,G,改为电压表,V,1,、电流表改装电压表的原理：,串联一个电阻，分担一部分电压,2把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。,1电流表用量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电路。,1、电流表改装电压表的原理：,3用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属,4W,33%B.,1、电流做功实质上是电场力推动自由电荷定向移动所做的功.,1、表示电流做功快慢的物理量,表示单位时间内通过导体横截面的电量,1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。,RI，U外、U内，当R时，I=0、U外=E、U内=0（也称为断路时）,3 A)，电流表，电压表，滑动变阻器，学生电源、开关和导线坐标纸、铅笔,并联一个电阻，分担一部分电流,1、电流做功实质上是电场力推动自由电荷定向移动所做的功.,中，计算出金属导线的电阻率。,b、采用限流接法时无论怎样调节滑动变阻器，电路中 的电流（电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流。,【,例,】,满偏电流,Ig=500uA,，内阻,Rg=200,的电流表,G,要把它改装成为量程为,3V,的电压表，应串联一个多大的分压电阻。,解：满偏电压,U,g,=I,g,R,g,需电阻分压,U,R,=U,量程,-,U,g,分压电阻,或直接由下式来求,2,、分压电阻的计算,分压电阻,注意：电压表量程越大，分压电阻越大，这就是通常电压表内阻很大的原因。,电压表内阻,1,、表头改装电流表的原理：,并联一个电阻，分担一部分电流,三、把表头,G,改为电流表,A,【,例,】,满偏电流,Ig=500uA,内阻,Rg=200,的电流表,G,若把它改装成为量程为,3A,的电流表，应并联一个多大的分流电阻？,解：并联端电压,U,g,=I,g,R,g,R,需分电流,I,R,=,I,量程,-I,g,分流电阻,或直接由下式来求,2,、分流电阻的计算,分流电阻,电流表内阻,注意：电流表量程越大，分流电阻越小，这就是通常电流表内阻很小的原因。,改装电压表,改装电流表,电路,R,的作用,R,的计算,电表的总电阻,串联电路,并联电路,分压,分流,总结：小量程电流表的改装,1,、电路图：,四、多量程电压表,注意：电压表量程越大，分压电阻越大，这就是通常电压表内阻很大的原因。,即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标,用测出的几组I、U值画出U-I图象(如图2)所得直线跟纵轴的交点即为电动势E值,图线斜率的绝对值即为内电阻r的值.,六、闭合电路的U-I图线,总结：小量程电流表的改装,不超过测量仪表的量程，,四、电功 电功率焦耳定律（实验定律）,二、电流表G改为电压表V,串联一个电阻，分担一部分电压,QI2RtUItW,测出多组小灯泡的U、I,并绘出I-U图象.,将测得的R、l、d值,代入电阻率计算公式,4W,33%B.,1、电流做功实质上是电场力推动自由电荷定向移动所做的功.,描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律,(n为单位体积内的自由电子个数,S为导线的横截面积,v为自由电子的定向移动速率,a的斜率的绝对值表示内阻大小；,注意：电流表量程越大，分流电阻越小，这就是通常电流表内阻很小的原因。,2、方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,1,、电路图：,五、多量程电流表,测金属丝电阻率实验步骤,:,1.,用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值,d,计算出导线的横截面积,S,.,2,按如图所示的原理电路图连接好,用伏安法测电阻的实验电路。,3,用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属,导线的有效长度,l,反复测量,3,次,求出其平均值。,4,把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合电键,S,。改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数,I,和,U,的值，断开电键,S,，求出导线电阻,R,的平均值。,5.,将测得的,R,、,l,、,d,值,代入电阻率计算公式,中，计算出金属导线的电阻率。,6,拆去实验线路，整理好实验器材。,一,.,实验目的,描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律,二,.,实验原理,测出多组小灯泡的,U,、,I,并绘出,I-U,图象,.,由图象的斜率反映电阻与温度的关系,三,.,实验器材,小灯泡,(3.8 V 0.3 A),，电流表，电压表，滑动变阻器，学生电源、开关和导线坐标纸、铅笔,V,R,x,?,A,R,0,四,.,电路设计,开关闭合前，滑片该放在哪里？,实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线,3,重复测量：用同样的方法测量并记录,12,组,U,值和,I,值,.,五,.,实验步骤,1,连接电路：按实验电路图连好电路,(,注意开关应断开，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零,),次数,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,电压,U,/V,电流,I,/A,2,测量数据：闭合开关,S,，调节滑动变阻器，记录一组电压,U,和电流,I,值,5.,描绘曲线：在坐标纸上,以,U,为横坐标、,I,为纵坐标建立 直角坐标系,并根据表中数据描点,先观察所描点的走向,再用平滑曲线连接各点得到,I,U,图线,.,4.,整理器材,:,断开开关,S,整理好器材,图象反映了小灯泡的电阻随温度有什么样的变化规律,?,实验原理,:,实验目的,:,测定电池的电动势和内电阻。,如图,1,所示，改变,R,的阻值，从电压表和电流表中读出几组,I,、,U,值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组,E,、,r,值，最后分别算出它们的平均值。,此外，还可以用作图法来处理数据。,即在坐标纸上以,I,为横坐标，,U,为纵坐标,用测出的几组,I,、,U,值画出,U,-,I,图象,(,如图,2),所得直线跟纵轴的交点即为电动势,E,值,图线斜率的绝对值即为内电阻,r,的值,.,实验器材,:,待测电池，电压表,(0-3V),电流表（），,滑动变阻器（,10,），,电键，导线。,实验步骤,:,1,电流表用量程，电压表用,3V,量程，按电路图连接好电路。,2,把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。,3,闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（,I,1,、,U,1,），用同样方法测量几组,I,、,U,的值。,4,打开电键，整理好器材。,5,处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。,注意事项,:,1,为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的,1,号干电池。,2,要测出不少于,6,组,I,、,U,数据，且变化范围要大些，,3,在画,U,-,I,图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。,4,干电池内阻较小时路端电压,U,的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画,U,-,I,图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标,I,必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。,不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻,，,这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。,1,、电路图：,六、欧姆表原理,2,、构造：,表头,电源,可变电阻,3,、原理：,1,）两表笔短路调零,相当于被测电阻,R,x,0,调节,R,使,表头电流满偏,I,g,处，对应欧姆表零刻度,(,右侧,),2,）两表笔断路,相当于被测电阻,R,x,，此时,I,0,，指针不偏转,表头电流,I,0,处，对应欧姆表刻度,(,左侧,),3,）,测量电阻,R,x,被测电阻为,R,x,，指针指到某确定位置,表头电流,I,与电阻,R,x,一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀,1,、电路图：,七、多用电表的原理,表头,测量电路,转换开关,红黑表笔,2,、构造：,机械调零：在表盘和选择开关之间还有一个定位螺丝,用它可以进行机械调零，即旋转该调零螺丝，在不接入电路中时，可使指针指在,左,端电流“,0”,刻线。（即电阻“”处）,返回,欧姆调零：将选择开关置于欧姆表某一挡后，红、黑表笔短接，使指针指向右端电流满偏处。（即右端电阻“,0”,位置）。,返回,欧姆调零,:I,g,=E/(r+R,0,+r,g,),R=0,I=E/(r+R,0,+r,g,+R),E,r,I,g,，,r,g,R,0,返回,使用欧姆档测电阻的步骤？,谢谢观看！,