重难点10 电路与恒定电流-2023年高考物理【热点·重点·难点】专练（上海专用）

重难点10 电路与恒定电流 一、电流、电源的概念 1．电源的作用：维持电路两端的电势差，使电路中保持持续的电流． 2．恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场． 3．恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流． 4．电流 （1）定义：自由电荷的定向移动形成电流． （2）方向：规定为正电荷定向移动的方向． （3）三个公式 ①定义式：I＝；②决定式：I＝； ③微观式：I＝nvqS． （n为导体单位体积内的自由电荷数；q为自由电荷的电荷量；S为导体横截面积；v为自由电荷定向移动的速度） 注意：（1）I＝是电流的定义式，是普遍适用的．电流的微观表达式I＝nvqS就是由该定义式推得的． （2）应用电流的微观表达式时，要注意区分三种速率： ①电子定向移动速率：一般比较小，速率数量级为10﹣5 m/s； ②电子热运动的速率：电子不停地做无规则热运动的速率，速率数量级约为105 m/s； ③电流传导速率：等于光速，为3.0×108 m/s． 二、欧姆定律及其应用 欧姆定律 1．内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟它的电阻R成反比． 2．表达式：I＝ 3．适用条件：适用于金属和电解液导电，气体导电和半导体元件不适用． 4．导体的伏安特性曲线：用横轴表示电压U，纵轴表示电流I，画出的I﹣U关系图线． （1）线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用于欧姆定律． （2）非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件，即非线性元件的电流与电压不成正比． 欧姆定律不同表达式的物理意义 （1）I＝是欧姆定律的数学表达式，表示通过导体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反比． （2）公式R＝是电阻的定义式，它表明了一种测量电阻的方法，不能错误地认为“电阻跟电压成正比，跟电流成反比”． 对伏安特性曲线的理解 （1）如图，图线a、b表示线性元件，图线c、d表示非线性元件． （2）图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故Ra＜Rb（如图甲所示）． （3）图线c的电阻减小，图线d的电阻增大（如图乙所示）． （4）伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应这一状态下的电阻． 深化拓展 （1）在I﹣U曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数． （2）要区分是I﹣U图线还是U﹣I图线． （3）对线性元件：R＝；对非线性元件：R．应注意，线性元件不同状态时比值不变，非线性元件不同状态时比值不同． 欧姆定律I＝的使用 对于纯电阻，适合欧姆定律，即纯电阻两端的电压满足U＝IR． 对于非纯电阻，不适合欧姆定律，因P电＝UI＝P热+P其他＝I2R+P其他，所以UI＞I2R，即非纯电阻两端的电压满足U＞IR． 三、电阻定律 1．电阻定律 （1）内容：同种材料的导体，其电阻跟它的长度成正比，与它的横截面积成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关． （2）表达式：R＝． 2．电阻率 （1）计算式：ρ＝． （2）物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性． 四、电功和电功率 1．电功 （1）电功：电路中电场力移动电荷做的功． （2）公式：W＝qU＝IUt． （3）实质：电能转化成其他形式能的过程． 2．电功率 （1）定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢． （2）公式：P＝＝IU． 3．电热：电流流过导体产生的热量．由焦耳定律来计算，Q＝I2Rt． 4．热功率：单位时间内的发热量，表达式为：P═I2R． 电功与电热、电功率与热功率的理解 纯电阻电路 非纯电阻电路 实例 白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、 电熨斗及转子被卡住的电动机等 电动机、电解槽、日光灯等 电功与电热 W＝UIt＝qU、Q＝I2Rt＝t W＝Q W＝UIt＝qU，Q＝I2Rt W＞Q 电功率与 热功率 P电＝UI，P热＝I2R＝ P电＝P热 P电＝UI，P热＝I2R P电＞P热 电功和电热的处理方法 无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中，发热功率都是I2r．处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热+其他能量”寻找等量关系求解． 五、电源的电动势及内阻 1．电动势 （1）电源：电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化成电势能的装置． （2）电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E＝，单位：V（伏特）． （3）电动势的物理含义：电动势表示电源把其它形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压． 2．内阻：电源内部也是由导体组成的，也有电阻r，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要参数． 六、闭合电路的欧姆定律 1．闭合电路欧姆定律 （1）内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比。 （2）公式