【基本概念、規律】
一、電流、歐姆定律
1.電流
(1)定義:自由電荷的定向移動形成電流.
(2)方向:規定為正電荷定向移動的方向.
(3)三個公式
①定義式:I=q/t;②微觀式:I=nqvS;③I=U/R.
2.歐姆定律
(1)内容:導體中的電流I跟導體兩端的電壓U成正比,跟導體的電阻R成反比.
(2)公式:I=U/R.
(3)适用條件:适用于金屬和電解液導電,适用于純電阻電路.
二、電阻、電阻率、電阻定律
1.電阻
(2)物理意義:導體的電阻反映了導體對電流阻礙作用的大小,R越大,阻礙作用越大.
2.電阻定律
(1)内容:同種材料的導體,其電阻與它的長度成正比,與它的橫截面積成反比,導體的電阻還與構成它的材料有關.
(2)物理意義:反映導體的導電性能,是導體材料本身的屬性.
(3)電阻率與溫度的關系
①金屬:電阻率随溫度的升高而增大.
②半導體:電阻率随溫度的升高而減小.
③超導體:當溫度降低到絕對零度附近時,某些材料的電阻率突然減小為零成為超導體.
三、電功、電功率、焦耳定律
1.電功
(1)實質:電流做功的實質是電場力對電荷做正功,電勢能轉化為其他形式的能的過程.
(2)公式:W=qU=UIt,這是計算電功普遍适用的公式.
2.電功率
(1)定義:單位時間内電流做的功叫電功率.
3.焦耳定律
電流通過電阻時産生的熱量Q=I2Rt,這是計算電熱普遍适用的公式.
4.熱功率
(1)定義:單位時間内的發熱量.
【重要考點歸納】
考點一 對電阻、電阻定律的理解和應用
1.電阻與電阻率的區别
(1)電阻是反映導體對電流阻礙作用大小的物理量,電阻大小與導體的長度、橫截面積及材料等有關,電阻率是描述導體材料導電性能好壞的物理量,與導體長度、橫截面積無關.
(2)導體的電阻大,導體材料的導電性能不一定差;導體的電阻率小,電阻不一定小.
(3)導體的電阻、電阻率均與溫度有關.
2.電阻的決定式和定義式的區别
3.某一導體的形狀改變後,讨論其電阻變化應抓住以下三點:
(1)導體的電阻率不變.
(2)導體的體積不變,由V=lS可知l與S成反比.
考點二 對伏安特性曲線的理解
1.圖甲中的圖線a、b表示線性元件,圖乙中的圖線c、d表示非線性元件.
2.圖象的斜率表示電阻的倒數,斜率越大,電阻越小,故Ra<Rb(如圖甲所示).
3.圖線c的電阻減小,圖線d的電阻增大(如圖乙所示).
4.伏安特性曲線上每一點的電壓坐标與電流坐标的比值對應這一狀态下的電阻.
5.解決這類問題的兩點注意:
(1)首先分清是I-U圖線還是U-I圖線.
點三 電功、電熱、電功率和熱功率
1.純電阻電路與非純電阻電路的比較
2.(1)無論是純電阻還是非純電阻,電功均可用W=UIt,電熱均可用Q=I2Rt來計算.
(2)判斷是純電阻電路還是非純電阻電路的方法:一是根據電路中的元件判斷;二是看消耗的電能是否全部轉化為内能.
(3)計算非純電阻電路時,要善于從能量轉化和守恒的角度,利用“電功=電熱+其他能量”尋找等量關系求解.
【思想方法與技巧】
“柱體微元”模型的應用
1.模型構建:物質微粒定向移動,以速度方向為軸線從中選取一小圓柱作為研究對象,即為“柱體微元”模型.
2.模型特點
(1)柱體内的粒子沿軸線可認為做勻速運動.
(2)柱體長度l=v·Δt(v為粒子的速度),
柱體橫截面積S=πr2(r為柱體半徑).
3.處理思路
(1)選取一小柱體作為研究對象.
(2)确定柱體微元中的總電荷量為Q=nvΔtSq.
4.“柱體微元”模型主要解決類流體問題,如微觀粒子的定向移動、液體流動、氣體流動等問題.
第二節 電路 閉合電路的歐姆定律【基本概念、規律】
一、串、并聯電路的特點
1.特點對比
2.幾個常用的推論
(1)串聯電路的總電阻大于其中任一部分電路的總電阻.
(2)并聯電路的總電阻小于其中任一支路的總電阻,且小于其中最小的電阻.
(3)無論電阻怎樣連接,每一段電路的總耗電功率P總是等于各個電阻耗電功率之和.
(4)無論電路是串聯還是并聯,電路中任意一個電阻變大時,電路的總電阻變大.
二、電源的電動勢和内阻
1.電動勢
(1)定義:電動勢在數值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源内從負極移送到正極所做的功.
(3)物理意義:反映電源把其他形式的能轉化成電能的本領大小的物理量.
2.内阻
電源内部也是由導體組成的,也有電阻,叫做電源的内阻,它是電源的另一重要參數.
三、閉合電路歐姆定律
1.内容:閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比,跟内、外電路的電阻之和成反比.
3.路端電壓U與電流I的關系
(1)關系式:U=E-Ir.
考點一 電路動态變化的分析
1.電路的動态變化是指由于斷開或閉合開關、滑動變阻器滑片的滑動等造成電路結構發生了變化,一處變化又引起了一系列的變化.
2.電路動态分析的方法
(2)極限法:因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題,可将滑動變阻器的滑動端分别滑至兩個極端去讨論.
3.電路動态分析的兩個結論
(1)總電阻變化情況的判斷
①當外電路的任何一個電阻增大(或減小)時,電路的總電阻一定增大(或減小).
②若開關的通、斷使串聯的用電器增多時,電路的總電阻增大;若開關的通、斷使并聯的支路增多時,電路的總電阻減小.
(2)“串反并同”
①所謂“串反”,即某一電阻增大時,與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都将減小,反之則增大.
②所謂“并同”,即某一電阻增大時,與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都将增大,反之則減小.
考點二 電源的功率及效率問題
考點三 含容電路的分析和計算
1.當含有電容器的直流電路達到穩定狀态時,電容器處可視為斷路,與之串聯的電阻中無電流,不起降壓作用.
2.電容器電壓等于與之并聯的電阻的電壓.
3.電容器(或串聯一個電阻)接到某電源兩端時,電容器的電壓等于路端電壓.
4.在計算電容器所帶電荷量的變化時,如果變化前後極闆所帶電荷的電性相同,那麼通過所連導線的電荷量等于初末狀态電容器所帶電荷量之差;如果變化前後極闆帶電的電性相反,那麼通過所連導線的電荷量等于初末狀态電容器所帶電荷量之和.
【思想方法與技巧】
利用U-I圖象解決非線性元件問題
非線性元件有關問題的求解,關鍵在于确定其實際電壓和電流,确定方法如下:
(1)先根據閉合電路歐姆定律,結合實際電路寫出元件的電壓U随電流I的變化關系.
(2)在原U-I圖象中,畫出U、I關系圖象.
(3)兩圖象的交點坐标即為元件的實際電壓和電流.
突破電學設計性實驗的思路和方法
電學設計性實驗題能有效地考查學生的實驗技能和創造性思維能力,在高考中的考查頻率很高.不少學生面對這類題感到無從下手.實際上,隻要做到“三個明确”“三個選擇”,問題便可迎刃而解.
一、明确題目的要求
認真審清題意,看清題目的要求.即審題時要看清題目要求測定什麼物理量,驗證、探究什麼物理規律,或者要求設計達到何種标準的電路等.
二、明确實驗原理
解決設計型實驗題的關鍵在于選擇實驗原理.如果實驗需要測定某些電學量,應弄清待測物理量可通過哪些規律、公式求得,與哪些物理量有直接聯系,可用哪些物理量定量地表示,用何種方法測定相關量,進而得出待求量.
三、明确設計電路的原則
設計電路一般應遵循“安全性”原則、“精确性、方便性”原則,兼顧“運用儀器少,耗電少”等三條原則.
1.安全性原則
選用儀器組成電路,首先要保證實驗正常進行.例如通過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不得超過其量程,滑動變阻器、被測電阻不得超過其額定電流(額定功率)等.
2.精确性、方便性原則
“精确”是指選用儀器組成實驗電路時要盡可能減小測量誤差,提高精确度.例如所用電流表、電壓表的指針應有較大的偏轉,一般應使指針偏轉在滿刻度的1/3以上,以減小因讀數引起的偶然誤差.
“方便”是指實驗中便于調節控制,便于讀數.例如應根據電路可能出現的電流、電壓範圍選擇滑動變阻器.對大阻值的滑動變阻器,如果滑片稍有移動就使電路中的電流、電壓有很大變化,則不宜采用.對于滑動變阻器,還要權衡用分壓式電路還是限流式電路.
3.運用儀器少,耗電少原則
在達到實驗目的,各項指标均符合要求的前提下,還應注意運用的儀器盡量少和節約電能.例如控制電路有限流式與分壓式兩種調節電路,若這兩種調節電路均能滿足要求,從消耗功率小,節約電能的角度,則應選用限流式電路.
四、控制電路的選擇
滑動變阻器選用限流接法和分壓接法的依據:
1.負載電阻電壓要求變化範圍較大,且從零開始連續可調,應選分壓電路.
2.若負載電阻的阻值Rx遠大于滑動變阻器總阻值R,應選分壓電路.
3.若負載電阻的阻值Rx小于滑動變阻器總阻值R或相差不多,且沒有要求電壓從零可調,應選限流電路.
4.兩種電路均可時限流電路優先,因為限流電路消耗的總功率小.
五、測量電路的選擇
對伏安法測電阻,應根據待測電阻的大小選擇電流表不同的接法.
1.阻值判斷法:
當RV≫Rx時,采用電流表“外接法”;
當Rx≫RA時,采用電流表“内接法”.
2.倍率比較法:
3.試觸法:
六、實驗器材的選擇
1.安全因素
通過電源、電表、電阻的電流不能超過允許的最大電流.
2.誤差因素
3.便于操作
選滑動變阻器時,在滿足其他要求的前提下,可選阻值較小的.
4.關注實驗的實際要求.
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