内容正文:
(教师用书独具)
[体系构建]
[核心速填]
1.基本概念
(1)电流
①定义式:I=.
②微观表达式:I=nSve.
③方向:与正电荷定向移动方向相同.
(2)电阻
①定义式:R=.
②决定式:R=ρ.
2.基本规律
(1)电阻定律:R=ρ.
(2)欧姆定律
①部分电路欧姆定律:I=.
②闭合电路欧姆定律:I=.
(3)电功和电热
①电功:W=qU=UIt.
②电热(焦耳定律):Q=I2Rt.
(4)电功率
①纯电阻:P=UI=I2R=.
②电源
a.总功率:P总=EI.
b.发热功率:P总=I2r.
c.输出功率:P出=UI.
d.关系:P总=P出+P热.
纯电阻电路和非纯电阻电路
1.对于纯电阻电路(如白炽灯、电炉丝等构成的电路),电流做功将电能全部转化为内能,W=Q=UIt=t=Pt.
2.对于非纯电阻电路(如含有电动机、电解槽等的电路),电功大于电热.在这种情况下,不能用I2Rt或t来计算电功,电功用W=UIt来计算,电热用Q=I2Rt计算.
【例1】 如图所示,电解槽A和电炉B并联后接到电源上,电源内阻r=1 Ω,电炉电阻R=19 Ω,电解槽电阻r′=0.5 Ω.当S1闭合、S2断开时,电炉消耗功率为684 W;S1、S2都闭合时电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看作不变).试求:
(1)电源的电动势;
(2)S1、S2都闭合时,流过电解槽的电流大小;
(3)S1、S2都闭合时,电解槽中电能转化成化学能的功率.
[解析] (1)设S1闭合、S2断开时电炉功率为P1,
电炉中电流I= A=6 A=
电源电动势E=I(R+r)=120 V.
(2)设S1、S2都闭合时电炉功率为P2,电炉中电流为
I′= A=5 A=
电源路端电压为U=I′R=5×19 V=95 V,
流经电源的电流为I1= A=25 A=
流过电解槽的电流为IA=I1-I′=20 A.
(3)电解槽消耗的电功率
PA=IAU=20×95 W=1 900 W
电解槽内热损耗功率
P热=Ir′=202×0.5 W=200 W
电解槽中电能转化成化学能的功率为
P化=PA-P热=1 700 W.
[答案] (1)120 V (2)20 A (3)1 700 W
[一语通关]
(1)电炉为纯电阻用电器,其消耗的电能全部转化为电热.
(2)电解槽为非纯电阻用电器,其消耗的电能转化为电热和化学能两部分.
1.如图所示,电源电动势E=12 V,内电阻r=0.5 Ω.将一盏额定电压为8 V,额定功率为16 W的灯泡与一只线圈电阻为0.5 Ω的直流电动机并联后和电源相连,灯泡刚好正常发光,通电100 min,问:
(1)电源提供的能量是多少?
(2)电流对灯泡和电动机所做的功各是多少?
(3)灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少?
[解析] (1)灯泡两端电压等于电源两端电压,
U=E-Ir
得总电流I==8 A
电源提供的能量
E电=IEt=8×12×100×60 J=5.76×105 J.
(2)通过灯泡的电流I1==2 A,
电流对灯泡所做的功
W1=Pt=16×100×60 J=9.6×104 J
通过电动机的电流I2=I-I1=6 A
电流对电动机所做的功
W2=I2U2t=6×8×100×60 J =2.88×105 J.
(3)灯丝产生的热量Q1=W1=9.6×104 J
电动机线圈产生的热量
Q2=Irt=62×0.5×100×60 J=1.08×105 J.
[答案] (1)5.76×105 J (2)9.6×104 J 2.88×105 J (3)9.6×104 J 1.08×105 J
电阻的测量
1.多用电表法(粗测)
选用多用电表的欧姆挡直接测量即可.
2.伏安法
原理是欧姆定律.用电流表与电压表测出电阻的电流和电压,根据R=即可求得电阻.
(1)电流表内、外接法的选择
测量大电阻选电流表内接法,测量结果偏大;测量小电阻选电流表外接法,测量结果偏小.
内接法 外接法
(2)滑动变阻器接法的选择
如图所示的两种电路中,滑动变阻器(最大阻值为R0)对负载RL的电压、电流都起控制调节作用,通常把图甲电路称为限流式接法,图乙电路称为分压式接法.采用分压式接法负载电压可从零开始调节,电压调节范围大.
甲 乙
3.替代法
利用“替代法”测量电阻的电路图如图所示.图中R1为滑动变阻器,R2为电阻箱,Rx为待测电阻,为电流表,利用该电路,经过如下步骤可以测得待测电阻Rx的阻值:①闭合S1和S3,断开S2,调节R1的阻值,使电流表读数等于某个数值I0;②闭合S1和S2,断开S3,保持R1不变,调节R2,使电流表读数等于I0,然后读出R2的值,则待测电阻Rx=R2.
4.半偏法
电路如图所示.测电压表内阻时用图甲;测电流表内阻