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（10）恒定電流——高考物理一輪復習大單元知識清單
一、電源
1．定義：能把電子在電源內部從電源正極搬運到負極的裝置．
2．作用：移送電荷維持電源正、負極間有一定的電勢差，保持電路中有持續電流
二、恒定電流
1．恒定電場
(1)定義：由穩定分布的電荷所產生的穩定的電場．
(2)形成：當電路達到穩定時，導線中的電場是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的．
(3)特點：任何位置的電荷分布和電場分布都不隨時間變化，其基本性質與靜電場相同．
2．恒定電流
(1)定義：大小、方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流，電流的強弱程度用電流這個物理量表示．
(2)形成的條件：導體中有自由電荷；導體兩端存在電壓．
(3)電流的定義式：I＝，其中：I表示電流，q表示在時間t內通過導體橫截面的電荷量．用該式計算出的電流是時間t內的平均值．對于恒定電流，電流的瞬時值與平均值相等．
(4)單位：安培，簡稱安，符號是A；常用的電流單位還有毫安(mA)、微安(μA)．1 A＝103 mA；1 A＝106 μA.
(5)電流的方向：規定正電荷定向移動的方向為電流的方向，則負電荷定向移動的方向與電流的方向相反．
(6)電流是標量：雖然有方向，但它是標量，它遵循代數運算法則。
三、微觀表達式
三個電流表達式的比較
公式 適用范圍 字母含義 公式含義
定義式 I＝ 一切電路 q為時間t內通過導體橫截面的電荷量 反映了I的大小，但不能說I∝q，I∝
微觀式 I＝nqS v 一切電路 n ：導體單位體積內的自由電荷數 q：每個自由電荷的電荷量 S：導體橫截面積 v：電荷定向移動的平均速率 從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小
決定式 I＝ 金屬、 電解液 U：導體兩端的電壓 R：導體本身的電阻 I由U、R決定， I∝U，I∝
四、電阻
1．電阻的概念
導體兩端的電壓與通過導體的電流大小之比．
2．定義式：R＝.
3．單位：歐姆(Ω)，常用的單位還有千歐(kΩ)、兆歐(MΩ)，且1 Ω＝10－3 kΩ＝10－6 MΩ.
4．物理意義：反映導體對電流阻礙作用的大?。畬o定的導體，它的電阻是一定的，與導體兩端是否加電壓，導體中是否有電流無關．
5．導體U－I圖像的斜率反映電阻大?。?br/>6．歐姆定律
(1)表達式I＝；
(2)意義：表示通過導體的電流I與電壓U成正比，與電阻R成反比；
(3)適用條件：金屬或電解質溶液導電(純電阻電路)．
(4)歐姆定律的“二同”
①同體性：指I、U、R三個物理量必須對應同一段電路或同一段導體．
②同時性：指U和I必須是導體上同一時刻的電壓和電流．
五、影響導體電阻的因素
1．影響因素：同種材料的導體，其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導體電阻還與構成導體的材料有關．
2．公式：R＝ρ，l表示導體沿電流方向的長度，S表示垂直于電流方向的橫截面積：ρ是電阻率，表示材料的導電性能．
六、導體的電阻率
1．電阻定律
(1)內容：同種材料的導體，其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導體電阻還與構成它的材料有關．
(2)導體電阻的決定式R＝ρ
l是導體的長度，S是導體的橫截面積，ρ是比例系數，與導體材料有關，叫作電阻率．
2．電阻率
(1)概念：電阻率是反映導體導電性能的物理量，是導體材料本身的屬性，與導體的形狀、大小無關．
(2)單位是歐姆·米，符號為Ω·m.
(3)電阻率往往隨溫度的變化而變化．
七、串聯電路和并聯電路
1．串聯電路：把幾個導體或用電器依次首尾連接，接入電路的連接方式，如圖甲所示．
并聯電路：把幾個導體或用電器的一端連在一起，另一端也連在一起，再將兩端接入電路的連接方式，如圖乙所示．
八、串聯電路、并聯電路的特點
串聯電路 并聯電路
電流關系 各處電流相等，即I＝I1＝I2＝…＝In 總電流等于各支路電流之和，即I＝I1＋I2＋…＋In
電壓關系 總電壓等于各部分電壓之和，即U＝U1＋U2＋…＋Un 各支路兩端電壓相等，即U＝U1＝U2＝…＝Un
電阻關系 總電阻等于各部分電阻之和，即R＝R1＋R2＋…＋Rn 總電阻的倒數等于各支路電阻倒數之和，即＝＋＋…＋
功率分配 ＝＝…＝ P1R1＝P2R2＝…＝PnRn
串聯電路中的電壓分配
串聯電路中各電阻兩端的電壓跟它們的阻值成正比，即＝＝…＝＝＝I.
2．并聯電路中的電流分配
并聯電路中通過各支路電阻的電流跟它們的阻值成反比，即I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝I總R總＝U.
九、測量電路：電流表的內接法和外接法
1．兩種接法的比較
內接法 外接法
電路
誤差分析 電壓表示數：UV＝UR＋UA＞UR 電流表示數：IA＝IR R測＝＞＝R真 電壓表示數：UV＝UR 電流表示數：IA＝IR＋IV＞IR R測＝＜＝R真
誤差來源 電流表的分壓作用 電壓表的分流作用
適用情況 測大電阻 測小電阻
2．電流表內、外接的選擇方法
(1)阻值比較法：當Rx RA時，采用內接法，當Rx RV時，采用外接法，可記憶為“大內小外”．
(2)臨界值計算法
當<即當Rx＞時，用電流表內接法，當>即當Rx＜時，用電流表外接法，
當Rx＝時，兩種接法效果相同．
(3)試觸法：
如圖，把電壓表的可動接線端分別試接b、c兩點，觀察兩電表的示數變化，若電流表的示數變化明顯，說明電壓表的分流作用對電路影響大，應選用內接法，若電壓表的示數有明顯變化，說明電流表的分壓作用對電路影響大，所以應選外接法．
十、認識多用電表
1．多用電表可以用來測量直流電流、直流電壓、交變電流、交變電壓以及電阻．
2．構造
(1)表的上半部分為表盤，標有電壓、電流和電阻的刻度線，用于讀取這些電學量的測量值．
(2)表中央的指針定位螺絲用于使指針指到零刻度．
(3)表下半部分中間的旋鈕是選擇開關，周圍標有測量功能的區域及量程．
3．多用電表的工作原理：閉合電路的歐姆定律、電路的串聯與并聯．
十一、使用多用電表
1．(1)觀察多用電表：觀察多用電表的外形，認識選擇開關的測量項目及量程．
(2)機械調零：檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端的零位置．若不指零，則可用小螺絲刀進行機械調零．
(3)將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔．
2．測量小燈泡的電壓和電流．
①按如圖甲所示的電路圖連好電路，將多用電表選擇開關置于直流電壓擋，測小燈泡兩端的電壓．
②按如圖乙所示的電路圖連好電路，將選擇開關置于直流電流擋，測量通過小燈泡的電流．
3．測量定值電阻
①根據被測電阻的估計阻值，選擇合適的擋位，把兩表筆短接，觀察指針是否指在歐姆表的“0”刻度，若不指在歐姆表的“0”刻度，調節歐姆調零旋鈕，使指針指在歐姆表的“0”刻度處．
②將被測電阻接在兩表筆之間，待指針穩定后讀數．
③讀出指針在刻度盤上所指的數值，用讀數乘以所選擋位的倍率，即得測量結果．
測量完畢，將選擇開關置于交流電壓最高擋或“OFF”擋．
十二、規律方法總結
1．數據處理
(1)測電阻時，電阻值等于指針的示數與倍率的乘積．指針示數的讀數一般讀兩位有效數字．
(2)測電壓和電流時，如果所讀表盤的最小刻度為1、0.1、0.01等，讀數時應讀到最小刻度的下一位，若表盤的最小刻度為0.2、0.02、0.5、0.05等，讀數時只讀到與最小刻度位數相同即可．
2．誤差分析
(1)電池用舊后，電動勢會減小，內電阻會變大，致使電阻測量值偏大，要及時更換新電池．
(2)歐姆表的表盤刻度不均勻，估讀時易帶來誤差，要注意其左密右疏特點．
(3)由于歐姆表刻度的非線性，表頭指針偏轉過大或過小都會使誤差增大，因此要選用恰當擋位，使指針指中值附近．
(4)測電流、電壓時，由于電表內部結構的影響，測得的電流、電壓值一般均小于真實值．
(5)讀數時的觀測易產生偶然誤差，要垂直表盤正對指針讀數．
3．注意事項
(1)表內電源正極接黑表筆，負極接紅表筆，但是紅表筆插入“＋”孔，黑表筆插入“－”孔，注意電流的實際方向．電流都是從紅表筆流入，從黑表筆流出．
(2)區分“機械零點”與“歐姆零點”．機械零點是表盤刻度左側的“0”位置，調整的是表盤下邊中間的定位螺絲；歐姆零點是指刻度盤右側的“0”位置，調整的是歐姆擋的調零旋鈕．使用前要機械調零．
(3)測電壓時，多用電表應與被測元件并聯；測電流時，多用電表應與被測元件串聯．
(4)測量電阻時，每變換一次擋位都要重新進行歐姆調零．
(5)歐姆表的表盤刻度不均勻，一般不估讀．由于歐姆表盤難于估讀，測量結果只需取兩位有效數字，讀數時注意乘以相應擋位的倍率．
(6)使用多用電表時，手不能接觸測試筆的金屬桿，特別是在測電阻時，更應注意不要用兩只手同時接觸測試筆的金屬桿．
(7)測量電阻時待測電阻要與其他元件和電源斷開，否則不但影響測量結果，甚至可能損壞電表．
(8)如果長期不用歐姆表，應把表內電池取出．
(9)在研究二極管的單向導電性時，切記在二極管正向導通的情況下電路中必須連有燈泡或其他用電器，不能只連接一個二極管，否則極易燒壞二極管．
十三、用多用電表測二極管的正反向電阻
1．認識二極管：如圖所示，它由半導體材料制成，它有兩個極，左端為正極，右端為負極．
晶體二極管具有單向導電性：當給二極管加正向電壓時，它的電阻很小，電路導通，如圖乙所示；當給二極管加反向電壓時，它的電阻很大，電路截止，如圖丙所示．
特點：電流從正極流入時電阻很小，而從正極流出時電阻很大．
2．用多用電表測二極管的正反向電阻
(1)測二極管正向電阻：將多用電表的選擇開關選至低倍率的歐姆擋，歐姆調零之后將黑表筆接觸二極管的正極，紅表筆接觸二極管的負極．
(2)測二極管反向電阻：將多用電表的選擇開關選至高倍率的歐姆擋，歐姆調零之后將黑表筆接觸二極管的負極，紅表筆接觸二極管的正極．
十四、多用電表檢查電路故障
1．故障種類及特點
電路故障一般有兩種情況，即短路和斷路．
(1)短路的特點：電路中有電流，但短路部分電壓為零；被短路的用電器不工作，與之串聯的用電器工作電流增大．
(2)斷路的特點：在電源正常的情況下，斷路部分電流為零，但斷路處有電壓，若干路斷路則斷路處電壓等于電源電壓．
2．分析與檢測方法
(1)電壓表檢測法
若電路斷路，將電壓表與電源并聯，若有電壓說明電源完好，然后將電壓表逐段與電路并聯，若某一段電壓表指針偏轉，說明該段電路中有斷點．若電路短路，則用電壓表逐段與電路并聯，某一段電壓表示數為零，則該段被短路．
(2)歐姆表檢測法
斷開電路，用多用電表的歐姆擋測量待測部分的電阻，若檢測部分示數正常，說明兩點間電路正常；若檢測部分電阻很小(幾乎為零)，說明該部分短路；若檢測部分指針幾乎不動，說明該部分有斷路．
十五、伏安法測量電阻的阻值
1．測量電路
(1)電流表外接法，如圖.由于電壓表的分流，電流表測量的電流值偏大，測得的電阻值偏小，適用于測量小電阻．
(2)電流表內接法，如圖.由于電流表的分壓，電壓表測量的電壓值偏大，測得的電阻值偏大，適用于測量大電阻．
2．控制電路
(1)滑動變阻器限流式接法，如圖.
(2)滑動變阻器分壓式接法，如圖.
十六、替代法測電阻的阻值
實驗方法：利用“替代法”測量電阻的電路圖如圖所示．圖中R1為滑動變阻器，R2為電阻箱，Rx為待測電阻，A為電流表，利用該電路，經過如下步驟可以測得待測電阻Rx的阻值．
(1)閉合S1和S3，斷開S2，調節R1的阻值，使電流表讀數等于某個數值I0；
(2)閉合S1和S2，斷開S3，保持R1不變，調節R2，使電流表讀數等于I0，然后讀出R2的值，則待測電阻Rx＝R2.
十七、半偏法測電壓表、電流表的內阻
1．半偏法測電流表內阻
如圖所示，閉合S1，斷開S2，調節滑動變阻器R1，使電流表讀數達到滿偏值I0；保持R1不變，閉合S2，調節電阻箱R2，使電流表的讀數為，然后讀出R2的值，則有RA＝R2.
2．半偏法測電壓表內阻
如圖所示，閉合開關S，將電阻箱R2的阻值調為零，調節滑動變阻器R1，使電壓表達到滿偏值U0；保持R1不變，調節R2，使電壓表的示數為，記下此時電阻箱的示數R2，則有RV＝R2.
十八、測量電阻的四類非常規方法
方法一　安安法
若電流表內阻已知，則可將其當作電流表、電壓表以及定值電阻來使用．
(1)如圖甲所示，當兩電表所能測得的最大電壓接近時，如果已知A1的內阻R1，則可測得A2的內阻R2＝.
(2)如圖乙所示，當兩電表的滿偏電壓UA2 UA1時，A1串聯一定值電阻R0后，同樣可測得A2的電阻R2＝.
方法二　伏伏法
若電壓表內阻已知，則可將其當作電流表、電壓表和定值電阻來使用．
(1)如圖甲所示，兩電表的滿偏電流接近時，若已知V1的內阻R1，則可測出V2的內阻R2＝R1.
(2)如圖乙所示，兩電表的滿偏電流IV1 IV2時，V1并聯一定值電阻R0后，同樣可得V2的內阻R2＝.
方法三　半偏法測電流表內阻
電路圖如圖所示．
步驟：(1)斷開S2，閉合S1，調節R0，使A表滿偏為I0.
(2)保持R0不變，閉合S2，調節R，使A表讀數為.
(3)由上可得RA＝R.
方法四　等效替代法
如圖所示，先讓待測電阻與一電流表串聯后接到電動勢恒定的電源上，讀出電流表示數I；然后將電阻箱與電流表串聯后接到同一電源上，調節電阻箱的阻值，使電流表的讀數仍為I，則電阻箱的讀數即等于待測電阻的阻值．
十九、電功、電功率及焦耳定律
1．電功
(1)定義：是指電路中靜電力對定向移動的電荷所做的功．
(2)公式：W＝qU＝IUt(適用于任何電路)．
2．電功率
(1)定義：電流在一段電路中所做的功與通電時間之比叫作電功率．
(2)公式：P＝＝IU(適用于任何電路)．
3．焦耳定律
(1)電熱：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比．
(2)公式：Q＝I2Rt(適用于任何電路)．
二十、電路中的能量轉化
從能量轉化與守恒的角度看，電動機從電源獲得能量，一部分轉化為機械能，還有一部分轉化為內能，即P電＝P機＋P損，其中P電＝UI，P損＝I2R．
二十一、閉合電路的歐姆定律
1．電動勢
(1)電源：電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電勢能的裝置．
(2)電動勢
①定義：在物理學中，我們用非靜電力所做的功與所移動的電荷量之比來表示電源的這種特性，叫作電動勢．
②公式：E＝．
③單位：伏特，符號為V.
2．閉合電路的歐姆定律
(1)內容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比．
(2)公式
①I＝(只適用于純電阻電路)；
②E＝U外＋U內(適用于所有電路)．

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