2019-2020年高中物理《恒定電流》教案5 新人教版選修3-1.doc

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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的物理量。 電源的非靜電力把正電荷從負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： 在電動機里，電能熱+機械能； 在電解槽里，電能熱+化學能； 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： 通過給定一段導體上的電流強度跟導體兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比。 公式： 使用歐姆定律應注意： ?歐姆定律對于金屬導電和電解液導電都適用，但對于氣體導電不適用。 ?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系。即在導體兩端存在有電壓，決定了導體中的電流強度這個因果關系的規(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體中的電流強度隨電壓而變化的函數(shù)關系。即對一個確定的導體（電阻）來說，電流強度（I）跟導體兩端的電壓（U）成正比。所以電流隨電壓而變化的圖線為一條通過坐標原點的直線，直線的斜率反映了導體的電阻的大小（等于導體電阻的倒數(shù)），斜率越大，電阻越小。如圖中直線a表示的導體的電阻大于直線b的導體的電阻。 （2）閉合電路歐姆定律： 閉合電路中的電流強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： 通常認為電動勢是不變的，根據(jù)公式可以得出當外電路電阻(R)改變時，總電流強度（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度的關系可以用I—U關系曲線表示，如圖所示。從圖線上可以看出，隨閉合電路中電流強度的增大，路端電壓成線性減小。 I—U關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，在閉合電路中應有 當外電路電阻等于內(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 應當注意： ?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，這樣擴大了量程，改裝成量程為I的安培表。 應當注意： ?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，計算方法及推導出的公式，同樣適用于擴大伏特表的量程和擴大安培表的量程。 （3）歐姆表 ?歐姆表的構造： 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 歐姆表盤刻度應為零。 當紅、黑兩表筆斷開時（即），電路無電流，，指針不偏轉(zhuǎn)。 歐姆表盤刻度應為。 當紅、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的電流強度值I。因此在歐姆表刻度盤上直接標出與I相對應的電阻值，則的阻值就可以直接讀出了。 應當注意：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。