第三章 恒定电流 讲义 -2023-2024学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

恒定电流 一、电流 1、形成电流的条件及电流方向 （1）导体两端存在电压。 （2）导体内存在自由电荷（比如金属导体中的自由电子、电解液中的正、负电荷），电荷的定向移动形成电流。 （3）电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向为电流的反方向。 2、电流定义：通过某段导体横截面的电量Q与所用时间t之比。即：。微观表达式： 3、恒定电流（直流）：大小和方向都不随时间变化的电流。 【例1】某电解池中，若在2s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是（　　） A．0 B．0.8A C．1.6A D．3.2A 【例2】一灯泡的额定电压为、额定功率为，当其正常工作时，则11分钟内通过灯丝横截面的电荷量为（　　） A． B． C． D． 二、欧姆定律 内容：导体中的电流强度跟它两端电压U成正比，跟它的电阻R成反比。即：。（适用于金属和电解质溶液导电，对气态导体和半导体元件不适用） 三、导体的伏安特性曲线 1、定义：用纵轴表示电流，横轴表示电压，画出的导体的I­U图线。 2、线性元件和非线性元件 （1）线性元件：I—U图线是过原点的直线。即I与U成正比。 （2）非线性元件：I—U图线是曲线（小灯泡的伏安特性曲线）。 3、实验电路设计和仪器选取原则 （1）安全性：无论电路是何种连接方式，首先要保证所用仪器的安全，如要考虑电源的电压、电表的量程、滑动变阻允许通过的最大量程等。 （2）精确性：尽量减小实验误差。选择电表时，在未超量程的前提下，指针偏转三分之一以上。选择滑动变阻器时应注意阻值大小对实验操作及过程的影响。 （3）方便性：在保证实验正常进行的前提下，选用电路和仪器应便于操作，所得实验数据要便于处理。 4、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较 限流式接法 分压式接法 电路图 R上电压调节范围 R上电流调节范围 选择原则 ①两种接法都可以用时，优先考虑限流式； ②滑动变阻器的最大阻值接近或大于待测电阻的阻值。 ①要求电压表能从零开始读数，要求电压（电流）测量范围尽可能大； ②滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻的阻值时； ③若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流。 5、电流表的内、外接法 内接法 外接法 电路图 误差原因 电流表分压： 电压表分流： 误差大小 （测量值大于真实值） （测量值小于真实值） 适用于 待测元件电阻为大阻值电阻 待测元件电阻为小阻值电阻 选择标准 当或时，选用电流表内接法；当或时，选用电流表外接法 口诀 大内偏大，小外偏小（大电阻内接法，测量值偏大；小电阻外接法，测量则偏小） 6、描绘小灯泡（小电珠）的伏安特性曲线实验 （1）实验原理 ①测多组小电珠的U、I的值，并绘出I－U图象； ②由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系。 （2）实验器材及电路图 小电珠、电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔 （3）实验步骤 ①画出电路图（如实验原理图甲、乙）； ②将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关，用导线连接成如实验原理图乙所示的电路； ③测量与记录：移动滑动变阻器触头位置，测出多组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入设计的表格中； （4）数据处理： ①在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系； ②在坐标纸上描出各组数据所对应的点； ③将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线。 （5）误差分析 ①由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值； ②测量时读数带来误差； ③在坐标纸上描点、作图带来误差。 （6）注意事项 ①电路的连接方式： I、电流表采用外接法：小灯泡(（0.8V，0.3A）的电阻很小，与量程为0.6A的电流表串联时，电流表分压效果明显。 II、滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小电珠两端的电压能从0开始连续变化； ②闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为0的一端，使开关闭合时小电珠的电压从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝； ③I－U图线在发生明显弯曲处绘点要密，以防出现较大误差。 【例1】(多选)某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小。在一次实验中，将该热敏电阻与一小灯泡串联，通电后其