物理选修3-1知识点

物理选修3-1 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 库仑定律、电场强度 重难点知识归纳及讲解 ,一,电荷,库仑定律 1、电荷守恒定律和元电荷 自然界中只有两种电荷,正电荷和负电荷。电荷的多少叫做电荷量,正电荷的电荷量用正数表示,负电荷的电荷量用负数表示。同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。使物体带电的方法有,,1,摩擦起电,,2,接触带电,,3,感应起电。不管哪种方式使物体带电,都 ,19是由于电荷转移的结果。元电荷e=1.60×10C. 2、电荷守恒定律 电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量保持不变。这个结论叫做电荷守恒定律。 3、比荷,带电粒子的电荷量与粒子的的质量之比,叫做该粒子的比荷。 4、库仑定律 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。 ,1,公式 922,2,k=9.0×10N?m/c ,3,适用于点电荷,注意,看作点电荷的前提是带电体间的距离远大于带电体的尺寸 5、由于物体带电是由于电荷的转移,可知,物体所带电荷量或者等于电荷量e,或者等于电荷量e的整数倍。电荷量e称为元电荷,e=1.60 ,19×10C,比荷C/kg. 6、点电荷,如果带电体的距离比它们自身的大小大得多,带电体的大小和形状忽略不计。这样的带电体可看作点电荷,它是一种理想化的物理模型。 ,二,电场,电场强度 1、电场的基本性质,就是对放入其中的电荷有力的作用,这种力叫做电场力。 2、电场是一种特殊的物质形态。 3、电场强度 放入电场中某点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点的电场强度,简称场强。 ,1,公式 ,2,单位V/m,1V/m=1N/C ,3,矢量性,规定正电荷在该点受电场力的方向为该点场强的方向。 4、点电荷电场的场强 5、电场的叠加原理,如果有几个点电荷同时存在,它们的电场就互相叠加,形成合电场。这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。这叫做电场的叠加原理。 6、电场强度,电场强度是反映电场“力的性质”的物理量,是定义式,而仅适用于点电荷产生的电场。电场强度由表达,但E与F和q无关,E由场源和位置决定。 7、匀强电场 (1)定义,电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场. (2)匀强电场的电场线,是一组疏密程度相同(等间距)的平行直线.例如,两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中,除边缘附近外,就是匀强电场.如图所示。 8、电场线 在电场中画出一系列从正电荷或无穷远处出发到负电荷或无穷远处终止的曲线,曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致,此曲线叫电场线。 电场线的特点, (1)电场线是起源于正电荷或无穷远处,终止于负电荷或无穷远处的有源线。 (2)电场线不闭合、不相交、不间断的曲线。 (3)电场线的疏密反映电场的强弱,电场线密的地方场强大,电场线稀的地方场强小。 (4)电场线不表示电荷在电场中的运动轨迹,也不是客观存在的曲线,而是人们为了形象直观的描述电场而假想的曲线。 常见电场的电场线 电场线图 电场 简要描述 样 正点电荷 发散状 负点电荷 会聚状 等量同号 相斥状 电荷 等量异号 相吸状 电荷 平行的、等间距的、同 匀强电场 向的直线 电势差、电势能和等势面 重难点知识归纳与讲解 1、电势差, 电荷在电场中由一点A移动到另一点B时,电场力所做的功WAB与电荷电量q的比值,叫做AB两点的电势差。表达式为, 说明,,1,定义式中,为q从初位置A移动到末位置B电场力做的功,可为正值,也可为负值,q为电荷所带的电量,正电荷取正值,负电荷取负值。 ,2,电场中两点的电势差,由这两点本身的初、末位置决定。与在这两点间移动电荷的电量、电场力做功的大小无关。在确定的电场中,即使不放入电荷,任何两点间的电势差都有确定的值,不能认为与成正比,与q成反比。只是可以利用、q来计算A、B两点电势差。 ,3,公式适用于任何电场。 2、电势, 在电场中某点的电势等于该点相对零电势点的电势差,也等于单位正电荷由该点移动到参考点,零电势点,时电场力所做的功,电势记作,电势是相对的,某点的电势与零电势点的选取有关,沿电场线的方向,电势逐点降低。 说明,,1,电势的相对性。 ,2,电势是标量。电势是只有大小、没有方向的物理量,电势的正负表示该点的电势高于和低于零电势。 ,3,电势与电势差的比较 电势与电势差都是反映电场本身的性质,能的性质,的物理量,与检验电荷无关,电势与电势差都是标量,数值都有正负,单位相同, U=,。某点的电势与零电势点的选取有关,两点间的电势差与ABAB 零电势点的选取无关。 3、电场力做功与电势能变化的关系。 ,1,电场力做功的特点 在电场中移动电荷时,电场力所做的功只与电荷的起止位置有关,与电荷经过的路径无关,这一点与重力做功相同。 ,2,电势能ε 电荷在电场中具有的势能叫做电势能,电势能属于电荷和电场系统所有。 ,3,电场力做功与电势能变化的关系 电场力的功与电势能的数量关系 W=ε,ε=?ε。 ABAB 电场力做正功时,电荷的电势能减小,电场力做负功时,电荷的电势能增加,电场力做了多少功,电荷的电势能就变化多少,即?ε=W=qU。 ABAB 4、等势面的概念及特点 ,1,等势面 电场中电势相同的各点构成的曲面叫做等势面。 ,2,等势面的特点 ?电场线与等势面处处垂直,且总是由电势高的等势面指向电势低的等势面, ?在同一等势面上移动电荷时电场力不做功, ?处于静电平衡的导体是一个等势体,导体表面是一个等势面, ?导体表面的电场线与导体表面处处垂直。 ,3,熟悉匀强电场、点电荷的电场、等量异种电荷的电场、等量同种点电荷的电场的等势面的分布情况。 ?点电荷电场中的等势面,是以电荷为球心的一簇球面, ?等量同种点电荷电场中的等势面,是两簇对称曲面 ?等量异种点电荷电场中的等势面,是两簇对称曲面, ?匀强电场中的等势面,是垂直于电场线的一簇平面. 三、重难点知识剖析 5、电势与等势面 ,1,电势是描述电场中单个点的电场性质,而等势面是描述电场中各点的电势分布。 ,2,电场线是为了描述电场而人为引入的一组假想线,但等势面却是实际存在的一些面,它从另一角度描述了电场。 ,3,等势面的性质 ?同一等势面上任意两点间的电势差为零, ?不同的等势面一定不会相交或相切, 6、比较电荷在电场中某两点电势能大小的方法 (1)场源电荷判断法 离场源正电荷越近,试验正电荷的电势能越大,试验负电荷的电势能越小, 离场源负电荷越近,试验正电荷的电势能越小,试验负电荷的电势能越大, (2)电场线法 正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小,逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大, 负电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大,逆着电场线的方 向移动时,电势能逐渐减小, (3)做功判断法 无论正、负电荷,电场力做正功,电荷从电势能较大的地方移向电势能较小的地方,反之,如果电荷克服电场力做功,那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方, 7、电场中电势高低的判断和计算方法 (1)根据电场线方向判断,因沿电场线方向各点电势总是越来越低,而逆着电场线方向电势总是逐渐升高, (2)根据等势面的分布和数值,都画在同一图上,直接从图上判定电势高低, (3)根据电场力做功公式判定,当已知q和W时,由公式W=qU,ABABAB则U=W/q判定, ABAB 8、电势能与电势的关系 (1)电势是反映电场电势能的性质的物理量,还可以从能的角度定义电势,电场中某点的电荷具有的电势能ε跟它的电荷量的比值,叫做该点的电势,即或者ε=qφ,某点的电势与该点是否有电荷无关, (2)正电荷在电势为正值的地方电势能为正值,在电势为负值的地方电势能为负值,负电荷在电势为正的地方电势能为负值,在电势为负的地方电势能为正值, (3)电势是由电场决定,电势能是由电场和电荷共同决定的,它们都是标量、相对量,当零势点确定以后,各点电势有确定的值,由于存在两种电荷,则在某一点不同种电荷的电势能有的为正值,也有的为 负值, (4)在实际问题中,我们主要关心的是电场中两点间的电势差U和AB在这两点间移动电荷时,电荷电势能的改变量?ε。U和?ε都与ABABAB零电势点的选择无关,有关系式,?ε=qU, ABAB 9、电势与场强的比较 (1)场强是反映电场力的性质,电势是反映电场能的性质,它们都是由比值定义的物理量,因而它们都是由电场本身确定的,与该点放不放电荷无关, (2)电场强度是矢量,电场确定后,各点的场强大小和方向都惟一地确定了,(即各点场强大小有确定的值) 电势是标量,是相对量,电场确定后,各点电势的数值还可随零电势点的不同而改变, 电场线的密度表示场强的大小,电场线上各点的切线方向表示场强的方向, 沿电场线的方向,电势越来越低,但不能表示电势的数值, 电容器、带电粒子在电场中的运动 重难点知识归纳与讲解 1、电容器的电容、平行板电容器的电容 (1)电容器,两个彼此绝缘又互相靠近的导体可构成一个电容器. (2)电容,电容器所带的电荷量Q(一个极板所带电荷量的绝对值)与两个极板间的电势差U的比值,即电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量. (3)常用电容器,纸质电容器、电解电容器、平行板电容器、可变电容器.其中电解电容器连接时应注意其“，”、“,”极. (4)平行板电容器,平行板电容器的电容C跟介电常数ε成比,跟两板正对面积S成正比,跟两板间距离d成反比,即 (5)对电容器电容的两个公式的理解. ?公式是电容的定义式,适用于任何电容器.对于一个确定的电容器,其电容只由本身的因素决定,而与其电荷量Q和电压U无关. ?公式是平行板电容器的决定式,只适用于平行板电容器. 2、平行板电容器的动态 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 充电后平行板电容器两极板间形成的电场,可认为是匀强电场,由于某种原因使电容C发生了改变,就会导致电容器的电荷量Q,两板间电压U,匀强电场的场强E发生相应的变化,这类问题常见于两种情况, (1)电容器一直与电源相连接.此时电容器两极板间电势差U保持不变. (2)电容器充电后与电源断开.此时电容器所带的电荷量Q保持不变. 分析的基本思路是, 3、带电粒子在电场中加速 带电粒子进入电场中加速,若不计粒子重力,根据动能定理,有 当初速度v=0时,末速度v的大小只与带电粒子的荷质比和加速0 电压U有关,而与粒子在电场中的位移无关. 4、带电粒子在电场中的偏转 带电粒子沿垂直匀强电场的场强方向进入电场后,做类平抛运动,如图所示,设粒子的电荷量为q,质量为m,初速度为v,两平行金属0板间电压为U,板长为L,板间距离为d,则平行于板方向的分运动是匀速直线运动,L=vt 0 垂直于板方向的分运动是初速为零的匀加速直线运动 所以,侧移距离 偏转角θ满足 5、示波管的原理 (1)结构,示波管是由电子枪、偏转电极和荧光屏组成的,管内抽成真空. (2)原理,如果在偏转电极XX′上加上扫描电压,同时在偏转电极YY′上加上所要研究的信号电压,若其周期与扫描电压的周期相同,在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线. 6、带电粒子在匀强电场中的运动 带电粒子在匀强电场中的运动有两类问题,一是运动和力的关系问题,常用牛顿第二定律结合运动学公式去分析解决,二是运动过程 中的能量转化问题,常用动能定理或能量守恒定律去分析解决. (1)在交变电场中的运动 ?在交变电场中做直线运动.粒子进入电场时的速度方向(或初速为零)跟电场力方向平行,在交变电场力作用下,做加速、减速交替变化的直线运动,通常运用牛顿运动定律和运动学公式分析求解. ?在交变电场中的偏转,粒子进入电场时的速度方向跟电场力方向垂直,若粒子在电场中运动的时间远小于交变电场的周期,可近似认为粒子在通过电场的过程中电场力不变,而做类平抛运动. (2)在匀强电场与重力场的复合场中运动 处理复合场有关问题的方法常有两种, ?正交分解法,将复杂的运动分解为两个相互正交的简单直线运动,分别去研究这两个分运动的规律,然后运用运动合成的知识去求解复杂运动的有关物理量. ?等效法,由于带电微粒在匀强电场中所受到的电场力和重力都是恒力,因此,可将电场力F和重力G进行合成如图所示,这样复合场就等效为一个简单场,将其合力F合与重力场的重力类比,然后利用力学规律和方法进行分析和解答. 恒定电流 重点知识归纳及讲解 ,一,电流 1、电流的一层含义 ,1,大量自由电荷定向移动形成电流的现象, ,2,物体中有大量的自由电荷是形成电流的内因,电压是形成电流的 外因。 2、电流的另一层含义 ,1,意义,表示电流强弱的物理量 ,2,定义,通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间的比值叫电流。 ,3,公式,,定义式, ,4,单位,安培,A,,毫安,mA,、微安,μA, ,5,是标量,方向规定,正电荷定向移动的方向为电流的方向 ,6,方向不随时间而改变的电流叫直流电,方向和强弱都不随时间而改变的电流叫恒定电流。 3、电流的微观表达式,I=nqSv n—单位体积内电荷数 q—自由电荷量 S—导体的横截面 v—电荷定向移动的速率 4、导线中的电场,导线中的电场是两部分电荷共同作用的结果,其一是电源正、负极产生的电场,可以将该电场分解为两个方向,沿导线方向的分量使只有电子沿导线做定向移动,形成电流,垂直导线方向的分量使自由电子向导线的某一侧聚集,从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。这些电荷分布产生附加电场,该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场,直到使导线中该方向合场强为零,而达到动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平行,自由电子只 存在定向移动。 ,二,电动势 1、电源,通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 2、电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移动到正极所做的功 3、表达式, 4、内阻,电源内部也是由导体组成,这个电阻叫做电源的内阻。 ,三,欧姆定律 内容,导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比,即,适用于金属导体和电解液,不适用于气体导电,。 电阻的伏安特性曲线,注意I-U曲线和U-I曲线的区别。还要注意,当考虑到电阻率随温度的变化时,电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。 ,四,电阻定律,导体的电阻R跟它的长度l成正比,跟它的横截面积S成反比。 ,1,ρ是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率,反映该材料的性质,不是每根具体的导线的性质,。单位是Ω?m。 ,2,纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。 ,3,材料的电阻率与温度有关系, ?金属的电阻率随温度的升高而增大,可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧,对自由电子的定向移动的阻碍增大。,铂较明显,可用于做温度计,锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变,可用于做标准电阻。 ?半导体的电阻率随温度的升高而减小,可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电,温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大,导电能力提高,。 ?有些物质当温度接近0 K时,电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC。我国科学家在1989年把T提高到130K。现在科学家们正努力做到室温超导。 C 注意,公式R,是电阻的定义式,而R=ρ是电阻的决定式。R与U成正比或R与I成反比的说法是错误的,导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定,一旦导体给定,即使它两端的电压U,0,它的电阻仍然存在。 电功和电功率 重、难点知识归纳和讲解 ,一,电功和电热 1、电功, 电流流过导体,导体内的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动,在驱使自由电荷定向运动的过程中,电场力对自由电荷做了功, 简称为电功。电功是电能转化为其他形式能的量度。其计算公式, 2W=qU,W=UIt,W=Pt是普适公式而W=IRt和,只适用于纯 6电阻电路的运算。单位,1度=1千瓦时=3.6×10焦耳。 22、电热,Q=IRt是焦耳通过多次实验得到的,是电能转化为热能的定量计算公式。变形公式,。 3、电功和电热的关系,W?Q 4、电流通过做功,电能全部转化为热能的电路叫纯电阻电路,电能只有一部分转化 为内能,而大部分转化为机械能、化学能等的电路叫非纯电阻电路. ,二,电功率和热功率 1、电功率, 电功率是描述电流做功快慢的物理量。由功率公式P=W/t得 2P=UIt/t=UI,这两个公式是普适公式,而P=IR,P=只适用于纯电阻电路。 2、电热功率, 电热功率是描述电流做功产生电热快慢程度的物理量。由功率 。 3、电功率和电热功率的关系,P?PQ. 4、额定功率和实际功率. ,1,额定功率,指用电器正常工作时的功率,当用电器两端电压达到额定电压时,电流也达到额定电流,功率达到额定功率。 ,2,实际功率,指用电器在实际电压下电流做功的功率,只有当实际电压等于额定电压时,实际功率才等于额定功率。 ,3,在忽略R的变化时,有如下关系, ,三,串联电路的特点 1、电流,串联电路中电流强度处处相等,I=I=I=I. 123 2、电压,串联电路两端的总电压等于各串联导体两端的电压之和。 U=U，U，U. 123 3、电阻,串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和。 R=R，R，R. 123 4、分压原理,串联电路中的电阻起分压作用,电压的分配与电阻成正比。 U,U,U=IR,IR,IR=R,R,R 123123123 5、电功率、电功,串联电路中的电功率、电功与电阻成正比。 222P,P,P=IR,IR,IR=R,R,R 123123123 222W,W,W=IRt,IRt,IRt=R,R,R 123123123 ,四,并联电路的特点 1、电流,并联电路中干路中的总电流等于各支路中电流之和。 I=I，I，I. 123 2、电压,并联电路中,各支路两端的电压都相等。 U=U=U=U 123 3、电阻,并联电路中,总电阻的倒数,等于各支路电阻的倒数之和. . 4、分流原理,并联电路中的电阻起分流作用,电流的分配与电阻成反比。 I,I,I= 123 5、电功率、电功,并联电路中各支路中的电功率、电功与电阻成反比。 P,P,P= 123 W,W,W= 123 ,五,混联电路 1、解决混联电路的方法是, ,1,求混联电路的等效电路, ,2,运用欧姆定律和串、并联电路的特点进行计算。 2、画等效电路图即是等效替代的方法,对复杂电路进行等效变换的一 般原则是, ,1,无阻导线可缩成一点,一点也可以延展成无阻导线, ,2,无电流的支路化简时可以去掉, ,3,电势相同的点可以合并, ,4,理想电流表可以认为短路,理想的电压表可认为断路,电压稳定时,电容器处可认为断路。 一、基本规律 1,电荷守恒定律 (1)内容,电荷既不能创造,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量保持不变。 (2)变式表述,一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和不变。 2,库仑定律 (1)内容,真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。 (2)表达式,F=q1q2,r2, F叫库仑力或静电力, F可以是引力(q1、q2为异种电荷),也可以是斥力(q1、q2为同种电荷)。k叫静电力常量,公式中各量均取国际单位制时,可k= (3)适用条件,q1、q2为真空中的两个点电荷。 二、电场力的性质 1,电场强度 (1)定义,放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值,叫做电场强度。电场强度是反映电场的力的性质的物理量,与试探电荷的电荷量q及其受到的静电力F都无关。 (2)定义式,E=F,q ,适用于任何电场,E的方向沿电场线的切线方向,与正电荷所受的电场力方向相同。变式表述,在匀强电场中,电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势,表达式, 。 (3)表达式,E=kq,r2,只适用于真空中的点电荷产生的电场。 (4)叠加原理,电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。均匀带电球体(或球壳)外各点的电场强度,式中r为球心到该点的距离(r大于球体或球壳的半径),Q为整个球体(或球壳)所带的电荷量。 2,电场线,为了形象地了解和描述电场中各点的电场强度的大小和方向而假想的线,电场线并不是带电粒子的运动轨迹。其特点,(1)电场线是起始于正电荷或无穷远,终止于无穷远或负电荷的不闭合的曲线,(2)电场线在电场中不相交,(3)用电场线的疏密程度表示电场强度的大小,电场线上某点的切线方向描述该点的电场强度的方向。 实例,(1)匀强电场的电场线是间距相等、互相平行有方向的直线, (2)等量同(异)种电荷连线和中垂线上电场强度和电势的特点。 三、电场能的性质 1,能量描述 (1)电势能,电荷在电场中具有的势能。与重力势能类比,电荷在某点的电势能,等于静电力是把它从该点移动到零势能位置时所做的功。 (2)电势,电荷在电场中的某一点的电势能与它的电荷量的比值。其表达式,。 (3)等势面,电场中电势相同的点构成的面。其特点,?等势面垂直电场线,?电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面,等势面的疏密程度可表示电场强度的大小,?任意两个等势面都不会相交,?在同一等势面上移动电荷时电场力不相交。 (4)电势差,电场中两点间电势的差值,即电压。其表达式,。 在匀强电场中,可表示为,,其中d为电荷在电场强度方向上的位移。 2,能量量度 (1)电场力做功的特点,电场力对电荷做的功只与电荷的初、末位置有关,而与电荷经过的路径无关,电场力对电荷做正功时,电荷的电势能减小,电场力对电荷做负功时,电荷的电势能增加。电场力做的功等于电势能的减小量。 (2)电场力做功的计算方法表述, ?与电势能改变量的关系, ?与电势差的关系, ?根据动能定理计算, ?由功的公式 计算, ,此方法只适用于匀强电场。 四、静电场的应用 1,静电平衡现象 (1)静电平衡状态,导体中没有电荷的定向移动。 (2)静电平衡的原因,外电场和感应电荷产生的电场所叠加的合电场为零。 (3)静电平衡的特点,?导体内部的场强处处为零,?净电荷只分布在导体的外表面,分布情况与导体表面的曲率有关,?导体是等势体,导体表面是等势面,在导体表面上移动电荷,电场力不做功,?导体表面上任一点的电场强度方向垂直该点所在的切面垂直。 (4)静电平衡的应用实例,尖端放电和静电屏蔽等。 2,电容器的电容 (1)定义,电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。 (2)定义式,C=Q,U (3)物理意义,电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量,是由电容器本身的性质(导体的大小、形状、相对位置及电介质)决定的,与电容器是否带电无关。 (4)平行板电容器的电容的决定式,C=εS,4k?d,其中S为极板的正对面积,d为极板间的距离,k为静电力常量, r为电介质的相对介电常数。利用控制变量法探究C的有关因素。 3,带电粒子只在电场力作用下的加速与偏转 (1)加速,作加速直线运动,利用动能定理 求解粒子被加速后的速度。 (2)偏转,作类平抛运动,利用运动学公式计算, 竖直方向的速度 ,其中v为垂直电场线的入射速度, ? ?竖直方向的位移 第三章 恒定电流 一、电源和电流 1、电流产生的条件, ,1, 导体内有大量自由电荷,金属导体——自由电子,电解质溶液 ——正负离子,导电气体——正负离子和电子, ,2, 导体两端存在电势差,电压, ,3, 导体中存在持续电流的条件,是保持导体两端的电势差。 2电流的方向 电流可以由正电荷的定向移动形成,也可以是负电荷的定向移动形成,也可以是由正负电荷同时定向移动形成。习惯上规定,正电荷定向移动的方向为电流的方向。 说明,,1,负电荷沿某一方向运动和等量的正电荷沿相反方向运动产 生的效果相同。金属导体中电流的方向与自由电子定向移 动方向相反。 ,2,电流有方向但电流强度不是矢量。 ,3,方向不随时间而改变的电流叫直流,方向和强度都不随时间改变的电流叫做恒定电流。通常所说的直流常常指的是恒定电流。 二、电动势 1,电源 ,1,电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 ,2,非静电力在电源中所起的作用,是把正电荷由负极搬运到正极,同时在该过程中非静电力做功,将其他形式的能转化为电势能。 【注意】在不同的电源中,是不同形式的能量转化为电能。 2,电动势 ,1,定义,在电源内部,非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。 ,2,定义式,E=W/q ,3,物理意义,表示电源把其它形式的能,非静电力做功,转化为电能的本领大小。电动势越大,电路中每通过1C电量时,电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。 【注意】,? 电动势的大小由电源中非静电力的特性,电源本身,决 定,跟电源的体积、外电路无关。 ?电动势在数值上等于电源没有接入电路时,电源两极间的电压。 ?电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内 从负极移送到正极所做的功。 3,电源,池,的几个重要参数 ?电动势,它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质,与电池的大小无关。 ?内阻,r,:电源内部的电阻。 ?容量,电池放电时能输出的总电荷量。其单位是,A?h,mA?h. 【注意】,对同一种电池来说,体积越大,容量越大,内阻越小。 三、欧姆定律 1、导体的电阻 ?定义,导体两端电压与通过导体电流的比值,叫做这段导体的电阻。 ?公式,R=U/I,定义式, 说明,A、对于给定导体,R一定,不存在R与U成正比,与I成 反比的关系,R只跟导体本身的性质有关 B、这个式子,定义,给出了测量电阻的方法——伏安法。 C、电阻反映导体对电流的阻碍作用 2、欧姆定律 ?定律内容,导体中电流强度跟它两端电压成正比,跟它的电阻成反比。 ?公式,I=U/R ?适应范围,一是部分电路,二是金属导体、电解质溶液 3、导体的伏安特性曲线 ,1,伏安特性曲线,用纵坐标表示电流I,横坐标表示电压U,这 样画出的I-U图象叫做导体的伏安特性曲线。 ,2,线性元件和非线性元件 线性元件,伏安特性曲线是通过原点的直线的电学元件。 非线性元件,伏安特性曲线是曲线,即电流与电压不成正比的电学元件 4、导体中的电流与导体两端电压的关系 ,1,对同一导体,导体中的电流跟它两端的电压成正比。 ,2,在相同电压下,U/I大的导体中电流小,U/I小的导体中电 流大。所以U/I反映了导体阻碍电流的性质,叫做电 阻,R, ,3,在相同电压下,对电阻不同的导体,导体的电流跟它的电阻成反比。 四、串联电路和并联电路 1、 串联电路 ?电路中各处的电流强度相等。I=I=I=I=… 123 ?电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和U=U+U+U+… 123 ?串联电路的总电阻,等于各个电阻之和。… R=R+R+R+123 ?电压分配,U/R=U/R U/R=U/R 112211 ?n个相同电池,E、r,串联,E = nE r= nr nn 2?串联电路的功率分配,P=IR P1/R1=P2/R2=P3/R3=…=Pn/Rn 2、 并联电路 并联电路中各支路两端的电压相等。?U=U=U=U=… 123 ? 电路中的总电流强度等于各支路电流强度之和。I=I+I+I+… 123 ? 并联电路总电阻的倒数,等于各个电阻的倒数之和。 1/R=1/R+1/R+1/R+ 对两个电阻并联有,R=RR/12312,R+R, 12 ? 电流分配,I/I=R/R I/I=R/R 121211 ?n个相同电池,E、r,并联,E = E r=r/n nn ?并联电路的功率分配, 2 P1R1=P2R2=P3R3=…=PnRn=U 3、几点注意事项, ?几个相同的电阻并联,总电阻为一个电阻的几分之一, ?若不同的电阻并联,总电阻小于其中最小的电阻, ?若某一支路的电阻增大,则总电阻也随之增大, ?若并联的支路增多时,总电阻将减小, ?当一个大电阻与一个小电阻并联时,总电阻接近小电阻。 4、 分压作用和电压表: 说明: 如果给电流表串联一个分压电阻,分担一部分电压,就可以用来测量较大的电压了.加了分压电阻并在刻度板上标出电压值,就把电流表改装成了电压表.电压表的量程越大,串联的电阻R越大。因为电流一定。 5、 分流作用和电流表(安培表): 说明: 并联电阻可以分担一部分电流,并联电阻的这种作用叫做分流作用,作这种用途的电阻又叫做分流电阻.为了使电流表能够测量几个安培甚至更大的电流,可能给它并联个分流电阻,分掉一部分电流,这样在测量大电流时,通过电流表的电流也不致超过满偏电流Ig.电流表的量程越大,并联的电阻越小。因为电压一定。 五、焦耳定律 1、电功 定义,电路中电场力对定向移动的电荷所做的功,简称电功,通常也说成是电流的功。用W表示。 实质,是能量守恒定律在电路中的体现。即电流做功的过程就是 电能转化为其他形式能的过程,在转化过程中,能量守恒,即有多少电能减少,就有多少其他形式的能增加。 【注意】功是能量转化的量度,电流做了多少功,就有多少电能减少而转化为其他形式的能,即电功等于电路中电能的减少,这是电路中能量转化与守恒的关键表达式,W = Iut 【说明】,?表达式的物理意义,电流在一段电路上的功,跟这段电 路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。 ?适用条件,不随时间变化——恒定电流 I、U 2、电功率 ?定义,单位时间内电流所做的功 ?表达式,P=W/t=UI,对任何电路都适用, 上式表明,电流在一段电路上做功的功率P,和等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积。 ?额定功率和实际功率 额定功率,用电器正常工作时所需电压叫额定电压,在这个电压下消耗的功率称额定功率。 实际功率,用电器在实际电压下的功率。实际功率P=IU,U、I分实别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。 3、 焦耳定律,电流通过导体产生的热量,跟电流的二次方,导体的 2电阻和通电时间成正比公式,Q=IRt 说明,a.(1)式表明电流通过导体时要发热,焦耳定律就是研究电流热效应定量规律的。 b.(1)式中各量的单位. 4、 电功和电热的关系: 设问: 电流通过电路时要做功,同时,一般电路都是有电阻的,因此电流 通过电路时也要生热.那么,电流做的功跟它产生的热之间,又有 什么关系呢? ,1,、纯电阻电路. 如图所示,电阻R,电路两端电压U,通过的电流强度I. 电功即电流所做的功: W=UIt. 2电热即电流通过电阻所产生的热量: Q=IRt 由部分电路欧姆定律: U=IR 2 W=UIt=IRt=Q 表明: 在纯电阻电路中,电功等于电热.也就是说电流做功将电能全部 转化为电路的内能 22电功表达式: W=UIt=IRt=(U/R)/t 22电功率的表达式: P=UI=IR=U/R ,2,非纯电阻电路. 如图所示,电灯L和电动机M的串联电路中,电能各转化成什么能? 电流通过电灯L时,电能转化为内能再转化为光能.电流通过电动机时,电能转化为机械能和内能. 电流通过电动机M时 电功即电流所做的功(电动消耗的电能): W=UIt 2电热即电流通过电动机电阻时所产生的热量: Q=IRt 2W(=UIt)=机械能+Q(=IRt) 表明: 在包含有电动机,电解槽等非纯电阻电路中,电功仍等于UIt, 22电热仍等于IRt.但电功不再等于电热而是大于电热了. UIt,IRt 2 电功表达式: W=UIt?Q=IRt 2电功率表达式: P=UI?IR 2发热功率表达式: P=IR?UI 5、应用欧姆定律须注意对应性。 1,选定研究对象电阻R后,I必须是通过这只电阻R的电流,U必, 须是这只电阻R两端的电压。该公式只能直接用于纯电阻电路,不能直接用于含有电动机、电解槽等用电器的电路。 ,2,公式选取的灵活性。 UI, R?计算电流,除了用外,还经常用并联电路总电流和分电流的关系,I=I+I12 ?计算电压,除了用U=IR外,还经常用串联电路总电压和分电压的关系,U=U+U12 ?计算电功率,无论串联、并联还是混联,总功率都等于各电阻功率之和,P=P+P12 对纯电阻,电功率的计算有多种方法, 2U2P=UI=I R= R 以上公式I=I+I、U=U+U和P=P+P既可用于纯电阻电路,也121212 可用于非纯电阻电路。既可以用于恒定电流,也可以用于交变电流。 六、电阻定律 1、电阻定律R=ΡL/S 2、电阻率是反映材料导电性能的物理量.材料的电阻率随温度的变化 而改变,某些材料的电阻率会随温度的升高而变大,如金属材料,,某些材料的电阻率会随温度的升高而减小,如半导体材料、绝缘体等,,而某些材料的电阻率随温度变化极小,如康铜合金材料, 3、式中ρ是比例常数,它与导体的材料有关,是一个反映材料导电性能的物理量,称为材料的电阻率。 ,1,电阻率是反映材料导电性能的物理量。 ,2,单位,欧?米,Ω?m, 4、纯金属的电阻率小,合金的电阻率较大,橡胶的电阻率最大 电阻率小用作导电材料,电阻率大的用作绝缘材料. 改变电阻可以通过改变导体的长度,改变导体横截面积或是更换导体材料等途径。 5、 材料的电阻率跟温度有关系, 各种材料的电阻率都随温度而变化.a,金属的电阻率随温度的升高而增大,用这一特点可制成电阻温度计(金属铂).b,康铜,锰铜等合金的电阻率随温度变化很小,故常用来制成标准电阻.c,当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫做超导现象,处于这种状态的物体叫做超导体 七、闭合电路的欧姆定律 1,闭合电路欧姆定律 ε ε=U+U′,I=或ε=IR+Ir,都称为闭合电路欧姆定律。 Rr， 式中,ε,若电源是几个电池组成的电池组,应为整个电池组的总电动势,r为总内阻,R为外电路总电阻,I为电路总电流强度。 应注意,ε=U+U′和ε=IR+Ir,两式表示电源使电势升高等于内外电路上的电势降落总和,ε理解为电源消耗其它形式能使电荷电势升高。IR、Ir理解为在内外电路上电势降落。,也称为电压降, 2,讨论路端电压,电路总电流随外电路电阻变化而变化的规律 ε Rr，根据,ε=U+U′、U′=Ir、I=,ε、r不变 R??I?,U?、U′?,当R??时,I=0、U=ε、U′=0,也称为断路时, R??I?,U?、U′?,当R=0时,I=,短路电流强度,U=0、U′=E/r ε 3,在闭合电路中的能量转化关系 从功率角度讨论能量转化更有实际价值 电源消耗功率,有时也称为电路消耗总功 率,,P=εI 总 外电路消耗功率,有时也称为电源输出功率,,P=UI 出 2内电路消耗功率,一定是发热功率,,P=Ir 内 2 εI=UI+Ir 4,电源输出功率随外电路电阻变化关系 ε、r为定值,R为自变量,P为因变量。 出 2εεε 2()Rr，Rr，P=UI=?R?=?R,讨论该函数极值可知,R=r出 Rr， 时,输出功率有极大值, 2ε 4rP= ,电源输出功率与外阻关系图象如图2所示,R,r时,随R出 增大输出功率增大,R=r输出功率最大,R,r时,随R增大,输出功率减小。 闭合电路的欧姆定律 重、难点知识归纳和讲解 ,一,闭合电路欧姆定律 1、电源电动势,电源是把其他形式的能转化为电能的装置。电动势是表征电源把其他形式的能量转换成电能的本领大小的物理量,电动势的大小由电源本身的性质决定,数值等于电路中通过1C电量时电源所提供的能量,也等于电源没有接入电路时两极间的电压,电动势是标量,方向规定为由电源的负极经电源内部到正极的方向为电源电动势的方向。 2、闭合电路欧姆定律 ,1,闭合电路由电源的内部电路和电源的外部电路组成,也可叫含电源电路、全电路。 ,2,在闭合电路里,内电路和外电路都适用部分电路的欧姆定律,设电源的内阻为r,外电路的电阻为R,那么电流I通过内阻时在电源内部的电压降U=Ir,电流流过外电阻时的电压降为U=IR,由U，内外外U=E,得。该式反映了闭合电路中电流强度与电源的电动势内 成正比,与整个电路的电阻成反比,即为闭合电路欧姆定律,适用条件是外电路为纯电阻电路。 3、路端电压与负载变化的关系 ,1,路端电压与外电阻R的关系, ,外电路为纯电阻电路, 其关系用U—R图象可表示为, ,2,路端电压与电流的关系 U=E,Ir,普适式, 其关系用U—I图象可表示为 当R=?时,即开路, 当R=0时,即短路, 其中,r=|tgθ|. 4、闭合电路中的功率 ,1,电源的总功率,电源消耗的功率,P=IE 总电源的输出功率,外电路消耗的功率,P=IU 输 2电源内部损耗的功率,P=Ir 损 2由能量守恒有,IE=IU，Ir ,2,外电路为纯电阻电路时, 由上式可以看出, 即当R=r时, 此时电源效率为, ,2,当R>r时,随R的增大输出功率减小。 ,3,当R 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 下来,并标示在刻度盘上,这样在使用中,就可以在刻度盘上直接读出被测电流的大小。