内容正文:
直流电路
一、核心知识回顾
1.电流的三个公式
(1)定义式:I=.此式为比值定义式,电流I与q和t无关,求电磁感应中的电荷量时用到此式变形:q=I·Δt=n.
(2)决定式:I=.电压U是产生电流I的原因.
(3)微观式:I=nevS.涉及单位体积自由电荷数和定向移动速率,由安培力推导洛伦兹力、推导霍尔电压时用到此式.
2.电阻的两个公式
(1)定义式:R=.此式为比值定义式,R与U、I无关.
(2)导体的电阻:R=ρ.此式为导体电阻的决定式,电阻率与材料、温度有关.
3.闭合电路欧姆定律
(1)公式I=.只适用于纯电阻电路.
(2)路端电压与电流的关系:U=E-Ir.可以利用此式用伏安法测电池的电动势和内电阻.
(3)路端电压与负载的关系:
U=IR=E=E,路端电压随外电阻的增大而增大,随外电阻的减小而减小.
(4)电源的几个功率
①电源的总功率:P总=EI=I2(R+r);
②电源内部消耗的功率:P内=I2r;
③电源的输出功率:P出=UI=I2R=P总-P内.
(5)电源的效率
η=×100%=×100%=×100%.电源的输出功率大时,效率不一定高,输出功率最大时,效率为50%.
4.两类U-I图象的比较
(1)电阻U-I图象:某点与原点连线的斜率表示该状态电阻的大小,如图1,R=,图象上每一点横、纵坐标的乘积表示电阻消耗的功率P=U2I1.
图1
(2)电源U-I图象:图象为倾斜的直线,纵轴上的截距表示电源电动势E,图线斜率的绝对值等于电源的内电阻r的大小,如图2.图象上每一点横、纵坐标的乘积表示电源的输出功率,P出=I1U1,P总=I1E.
图2
二、重要方法点拨
1.动态分析的三个方法
(1)程序法
R局I总=U内=I总rU外=E-U内确定U支、I支.
(2)结论法——“串反并同”(电源内阻不能忽略)
“串反”:指某一电阻增大(减小)时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大).
“并同”:指某一电阻增大(减小)时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小).
(3)极限法
因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端,使电阻最大或电阻为零去讨论.
2.功率的最值问题(如图3)
图3
(1)定值电阻R1的功率:P定=I2R1
R1为定值电阻,P定只与电流有关系,当R外