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2019-2020年高中物理《恒定電流》教案5 新人教版選修3-1 知識要點： 1、電動勢的概念 （1）電動勢是用來表明電源非靜電力做功本領(lǐng)的物理量。 電源的非靜電力把正電荷從負(fù)極移到正極所做的功跟被移送電量的比，叫做電源電動勢。 公式： 單位：伏特。 （2）電源的電動勢的大小是由電源本身的因素決定的。無論內(nèi)、外電路上的電阻、電流如何變化，對于某一確定電源來講，其電動勢均為一個定值。 （3）注意電源電動勢和電勢差（電壓）的區(qū)別 電源電動勢是表明非靜電力移送電荷做功把其它形式能轉(zhuǎn)換為電能的本領(lǐng)的物理量。其大小為非靜電力移送電荷所做的功與被移送電荷的電量之比，即。因此它是描述電源產(chǎn)生電能能力的物理量。 電勢差是表明電場力移送電荷做功把電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的本領(lǐng)的物理量。其大小為電場力移送電荷所做的功與被移送的電荷電量之比，即。因此，它是說明消耗電能的物理量。 電動勢是專對電源而言，而電勢差是專對閉合電路的各部分來說的。 2、明確電功和電熱的關(guān)系 （1）電功只表示電路中消耗電能的多少，并不告訴我們電能轉(zhuǎn)化為別的一種還是幾種其它形式的能量。 電熱只表示電流通過電阻時產(chǎn)生熱量的多少，除純電阻電路外，一般并不能直接告訴我們消耗了多少電能。 （2）任何用電器都是能量轉(zhuǎn)換器，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化的不同情況，可以把用電器分為純電阻和非純電阻兩類。 在純電阻電路中，電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（熱），因此，電功等于電熱，即 在非純電阻電路中，電流做功除一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（熱）以外，還要轉(zhuǎn)化為其它形式的能，如： 在電動機(jī)里，電能熱+機(jī)械能； 在電解槽里，電能熱+化學(xué)能； 這樣電功要大于電熱，即 3、對歐姆定律的理解和分析 （1）部分電路歐姆定律： 通過給定一段導(dǎo)體上的電流強(qiáng)度跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比。 公式： 使用歐姆定律應(yīng)注意： ?歐姆定律對于金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電都適用，但對于氣體導(dǎo)電不適用。 ?歐姆定律是一個實驗規(guī)律，它揭示的是電流形成的外部原因和電流的關(guān)系。即在導(dǎo)體兩端存在有電壓，決定了導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度這個因果關(guān)系的規(guī)律性。因此在使用時，必須注意I、U、R三個量都是同時對同一段電路而言的，決不能把這一段電路的電流、電壓和電阻跟其它電路中的電流，電壓和電阻相混。 ?伏安特性曲線：如圖所示。它表示的意義是一個確定的導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度隨電壓而變化的函數(shù)關(guān)系。即對一個確定的導(dǎo)體（電阻）來說，電流強(qiáng)度（I）跟導(dǎo)體兩端的電壓（U）成正比。所以電流隨電壓而變化的圖線為一條通過坐標(biāo)原點的直線，直線的斜率反映了導(dǎo)體的電阻的大?。ǖ扔趯?dǎo)體電阻的倒數(shù)），斜率越大，電阻越小。如圖中直線a表示的導(dǎo)體的電阻大于直線b的導(dǎo)體的電阻。 （2）閉合電路歐姆定律： 閉合電路中的電流強(qiáng)度跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路中的電阻之和成反比。 公式 （1） 或 （2） （1）式是電流表達(dá)式，它表示閉合電路中電流的大小由哪些因素決定。 （2）式是電壓表達(dá)式，它表示內(nèi)、外電壓是由電源提供的。內(nèi)、外電壓之和等于電源電動勢。 ?路端電壓隨外電阻變化而變化 外電路兩端的電壓叫做路端電壓。當(dāng)外電路接通時，路端電壓等于電源電動勢減去內(nèi)電壓。即： 通常認(rèn)為電動勢是不變的，根據(jù)公式可以得出當(dāng)外電路電阻(R)改變時，總電流強(qiáng)度（I），內(nèi)電路電壓（U內(nèi)）和路端電壓(U外)都要隨之改變。其變化情況如下表： 外電阻改變情況 （R） 電流強(qiáng)度改變情況 內(nèi)電壓改變情況 路端電壓改變情況 R增大 減小 減小 增大 0 0 R減小 增大 增大 減小 R=0（短路） 路端電壓跟通過電源的電流強(qiáng)度的關(guān)系可以用I—U關(guān)系曲線表示，如圖所示。從圖線上可以看出，隨閉合電路中電流強(qiáng)度的增大，路端電壓成線性減小。 I—U關(guān)系曲線的延長線和縱軸的交點表示電流為零時的路端電壓，即等于電源電動勢。曲線的延長線與橫軸的交點表示路端電壓為零時的電流，即發(fā)生短路時的電流。 ?根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，在閉合電路中應(yīng)有 當(dāng)外電路電阻等于內(nèi)電阻時，電源的輸出功率最大。即 電源的效率為： 4、電流表的改裝和歐姆表 對于電流表應(yīng)知道以下三個主要參數(shù)： 電流表線圈電阻，即表頭內(nèi)阻； 電流表允許通過的最大電流值，即滿偏電流； 電流表指針滿偏時，加在電流表兩端上的電壓 （1）電流表改裝成伏特表 根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理，如圖所示，將滿偏電壓為的電流表串聯(lián)一個大電阻Ru，這樣擴(kuò)大了量程，改裝成量程為U的伏特表。 電流表與電阻串聯(lián) ∴URU－Ug 根據(jù)分壓原理 ∴Ru 應(yīng)當(dāng)注意： ?電流表和串聯(lián)的分壓電阻所組成的整體才叫伏特表。因此伏特表刻度盤上所標(biāo)出的伏特值，不表示加在電流表上的電壓，而是直接表示加在伏特表上的電壓。 ?從公式中可以看出，要改裝的伏特表量程越大，需串聯(lián)的分壓電阻值就應(yīng)越大。 （2）電流表改裝成安培表 根據(jù)并聯(lián)電路分流原理，如圖所示，將滿偏電流為的電流表并聯(lián)上一個小電阻R，這樣擴(kuò)大了量程，改裝成量程為I的安培表。 應(yīng)當(dāng)注意： ?電流表和并聯(lián)的分流電阻R所組成的整體才叫安培表。因此安培表刻度盤上標(biāo)出的安培值，不表示通過電流表上的電流，而是直接表示通過安培表的電流。 ?從公式中可以看出，要改裝的安培表量程越大，需并聯(lián)的分流電阻值就應(yīng)越小。 上述電流表改裝成伏特表和電流表改裝成安培表的原理，計算方法及推導(dǎo)出的公式，同樣適用于擴(kuò)大伏特表的量程和擴(kuò)大安培表的量程。 （3）歐姆表 ?歐姆表的構(gòu)造： 如圖所示，是內(nèi)阻為的微安表或毫安表，是調(diào)零電阻，電池的電動勢為以上三者串聯(lián)。外接黑表筆接電池正極，外接紅表筆接電池負(fù)極。 ?歐姆表原理： 歐姆表是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的。 當(dāng)紅、黑表筆短接時（即），調(diào)節(jié)，使表指針指到滿刻度，此時 歐姆表盤刻度應(yīng)為零。 當(dāng)紅、黑兩表筆斷開時（即），電路無電流，，指針不偏轉(zhuǎn)。 歐姆表盤刻度應(yīng)為。 當(dāng)紅、黑表筆間接入電阻時（如上圖所示），此時通過表的電流為I，則 或 因為式中隨著改變，并且每一個值都一個對應(yīng)的電流強(qiáng)度值I。因此在歐姆表刻度盤上直接標(biāo)出與I相對應(yīng)的電阻值，則的阻值就可以直接讀出了。 應(yīng)當(dāng)注意：I雖然隨增大而減小，但二者不成反比，因此歐姆表刻度是不均勻的。