高中物理

知識點總結

一、部分電路歐姆定律 電功和電功率

(一 ) 部分電路歐姆定律

1．電流

(1) 電流的形成：電荷的定向移動就形成電流。形成電流的條件是：

①要有能自由移動的電荷； ②導體兩端存在電壓。

(2) 電流強度：通過導體橫截面的電量 q 跟通過這些電量所用時間 t 的比值，叫電流強度。

①電流強度的定義式為：l=q/t

②電流強度的微觀表達式為：I=nqSv

n 為導體單位體積内的自由電荷數，q 是自由電荷電量，v 是自由電荷定向移動的速率，S是導體的橫截面積。

(3)電流的方向：物理學中規定正電荷的定向移動方向為電流的方向，與負電荷定向移

動方向相反。 在外電路中電流由高電勢端流向低電勢端，在電源内部由電源的負極流向正極。

2．電阻定律

(1) 電阻：導體對電流的阻礙作用就叫電阻，數值上：R=U/I。

(2) 電阻定律：公式：R=ρL/S ，式中的ρ為材料的電阻率，由導體的材料和溫度決定。純金屬的電阻率随溫度的升高而增大，某些半導體材料的電阻率随溫度的升高而減小，某些合金的電阻率幾乎不随溫度的變化而變化。

(3) 半導體：導電性能介于導體和絕緣體之間，如鍺、矽、砷化镓等。

半導體的特性：光敏特性、熱敏特性和摻雜特性，可以分别用于制光敏電阻、熱敏電阻及晶體管等。

(4) 超導體：有些物體在溫度降低到絕對零度附近時。電阻會突然減小到無法測量的程度，這種現象叫超導；發生超導現象的物體叫超導體，材料由正常狀态轉變為超導狀态的溫度叫做轉變溫度 T_c。

3．部分電路歐姆定律

内容：導體中的電流跟它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比。

公式：I=U/R

适用範圍：金屬、電解液導電，但不适用于氣體導電。

歐姆定律隻适用于純電阻電路，而不适用于非純電阻電路。

伏安特性：描述導體的電壓随電流怎樣變化。若U-I圖線為過原點的直線，這樣的元件叫線性元件；若u-i圖線為曲線叫非線性元件。

(二 )電功和電功率

1．電功

(1) 實質：電流做功實際上就是電場力對電荷做功，電流做功的過程就是電荷的電勢能

轉化為其他形式能的過程。

(2) 計算公式：W=qU=UIt适用于任何電路。

W=I^2Rt=U^2t/R隻适用于純電阻電路。

2．電功率

(1) 定義：單位時間内電流所做的功叫電功率。

(2) 計算公式：P=W/t=UI 适用于任何電路。

P=I^2R=U^2/R隻适用于純電阻電路。

3．焦耳定律

電流通過電阻時産生的熱量與電流的平方成正比，與電阻大小成正比，與通電時間成正比，即Q=I^2Rt

(三 )電阻的串并聯

1．電阻的串聯

電流強度I=I1=I2=I3=......：

電 壓U=U1 U2 .....：

電 阻：R=R1 R2 ....

電壓分配U1/U2=R1/R2....，

功率分配P1/P2=R1/R2....，

2．電阻的并聯

電流強度I=I1 I2 ....

電 壓U=U1=U2=....

電 阻1/R=1/R1 1\R2 1/R3.....

電流分配I1/I2=R2/R1

功率分配P1/P2=R2/R1

注意：無論電阻怎樣連接，每一段電路的總耗電功率P，總是等于各個電阻耗電功率之和 。

二、閉合電路歐姆定律

(一)電動勢

電動勢是描述電源把其他形式的能轉化為電能本領的物理量，例如一節幹電池的電動勢E=1.5V ，物理意義是指：電路閉合後，電流通過電源，每通過lC 的電荷，幹電池就把 1.5J的化學能轉化為電能。

(二 )閉合電路的歐姆定律

1．閉合電路歐姆定律

閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟内、外電路中的電阻之和成反比：I=E/(R r)。

常用表達式還有：E=IR Ir=U U’=U Ir和U=E-Ir

2．路端電壓 U 随外電阻 R 變化的讨論

電源的電動勢和内電阻是由電源本身決定的，不随外電路電阻的變化而改變，而電流、路端電壓是随着外電路電阻的變化而改變的：

(1) 外電路的電阻增大時，I 減小，路端電壓升高；

(2) 外電路斷開時，R=無窮大。路端電壓U=E；

(3) 外電路短路時，R=0 ，U=0 ，I=E/r(短路電流)．短路電流由電源電動勢和内阻共同決定．由于 r 一般很小。短路電流往往很大，極易燒壞電源或線路而引起火災。路端電壓随外電阻變化的圖線如圖所示。

3．電源的輸出功率随外電阻變化的讨論

(1) 電源的工作功率：P=IE ，這個功率就是整個電路的耗電功率，通常叫做電源的供電功率。

(2) 内耗功率：P内=I^2r 。

(3) 輸出功率：P輸出=P-P内=EI-I^2*r=IU，式中U為路端電壓。

特别地，當外電路為純電阻電路時，P出=I^2R

由I=E/R r 得，P出=E^2/[(R-r)^2/R 4r]，故R=r（内、外電阻相等）時P出最大，且最大值為P出m=E^2/4r，圖線如圖所示。

可見，當R＜r時，R增大，輸出功率增大。當R＞r時，R增大，輸出功率減小。

習題演練

動态電路大小變化

1、如圖所示是一火警報警器的部分電路示意圖，其中R₂為用半導體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報警器，當傳感器所在處出現火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是（　）

A．I變大，U變大 B．I變大，U變小 C．I變小，U變大 D．I變小，U變小

【解析】本題需要大家明白兩點：

1、半導體熱敏電阻特點：溫度升高→阻值降低

2、當閉合電路中某一電阻阻值發生變化時，電路其他部分電流、電壓、電功率遵循一個規則——串反并同。

【解答】例如本題中

當“出現火情”時，R2阻值降低，電流表與R2并聯，所以讀數“并同”即相同，降低。

報警器與R2也是并聯，故電壓也是“并同”，即降低。

所以選擇D。

如果你不太相信“串反并同”，那我們可以用閉合電路歐姆定律判斷一下：

R2的電阻減小，電路總電阻減小，幹路電流增加。根據閉合電路的歐姆定律知電源内阻分壓增加，電源電動勢不變，故路端電壓

減小。幹路電流增加，則

兩端的電壓增加，由于路端電壓減小，則并聯部分的電壓減小，通過

的電流減小，所以顯示器的電流

變小，報警器的電壓

變小。

可見，在判斷電路動态變化時，可以用“串反并同”這個口訣。意思是：與變化的電阻串聯的用電器（或說電路）的電流、電壓和功率的變化與電阻變化相反，與之并聯的則變化相同。

注意：适用範圍是電源含内阻的純電阻電路。

2、如圖所示的電路中，電源的電動勢和内阻分别為E和r，當閉合開關S，向左移動滑動變阻器的滑片時，下列說法正确的是（ ）

A．電流表的示數變大，電壓表的示數變大

B．電流表的示數變大，電壓表的示數變小

C．電流表的示數變小，電壓表的示數變小

D．電流表的示數變小，電壓表的示數變大

【解析】：

第一步：判斷是否屬于有内阻電源的閉合純電阻電路

（發現是屬于的）

第二步：判斷電阻怎麼變

（滑片向左，則電阻增大）

第三部：判斷所求電路與電阻是什麼關系

（電流表與電阻串聯，電壓表與電阻并聯）

所以，串反并同，選擇D

3、如圖所示，電源電動勢為E，内電阻為r．閉合開關S，滑動變阻器的滑片P位于中點位置時，三個燈泡L₁、L₂、L₃都正常發光，且亮度相同，則（　）

A．三個燈泡的額定功率相同

B．三個燈泡的電阻按從大到小排列是L₁、L₂、L₃

C．當滑片P向左滑動時 A₁的示數變大，A₂的示數變小

D．當滑片P向左滑動時 A₁的示數變大，A₂的示數變大

4、在如圖所示的電路中，電源的負極接地，其電動勢為E、内電阻為r，R₁、R₂為定值電阻，R₃為滑動變阻器，C為電容器．在滑動變阻器滑動頭P自a端向b端滑動的過程中，下列說法中正确的是（ ）

A．電壓表示數變小

B．電流表示數變小

C．電容器C所帶電荷量增多

D．a點的電勢降低

5、如圖所示，電源的電動勢和内阻分别為E、r，在滑動變阻器的滑片P由a向b移動的過程中，下列各物理量變化情況為（ ）

A．電流表的讀數一直減小

B．R₀的功率先減小後增大

C．電源輸出功率先增大後減小

D．電壓表的讀數先增大後減小

3.【答案】AC

【解析】解:A、根據題意,三個燈泡

、

、

都正常發光,實際功率都達到額定功率,亮度相同,說明額定功率相同.所以A選項是正确的.

B、根據電路的結構:變阻器與燈

并聯後與燈

串聯,再與燈

并聯.則

的電壓最大,

的電壓最小,由公式

判斷可以知道,電阻按從大到小排列是

、

、

.故B錯誤.

C、D将滑動變阻器的滑片P從滑動變阻器R的中點位置向左滑動的過程中,變阻器接入電路的電阻增大。所以AC選項是正确的

4.【答案】D

【解析】B、C項，電路總電流增加，電阻

和

兩端的電壓增大，電源電壓不變，所以并聯電路部分電壓減小；根據歐姆定律得，通過

的電流減小，但總電流增大，則流經

的電流增大，電流表示數變大；根據

知，并聯電路部分電壓減小，電容器

所帶的電荷量減小，故B、C項錯誤。

D項，根據電路得

，總電流增大，a點電勢降低，故D項正确。

5.【答案】D

【解析】解:在滑動變阻器的滑片P由a向b移動的過程中,變阻器并聯的總電阻先增大後減小,根據閉合電路歐姆定律分析可以知道,電路中的總電流I先減小後增大,則電流表的讀數先減小後增大,

的功率先減小後增大,電源的内電壓先減小後增大,則由閉合電路歐姆定律可以知道路端電壓先增大後減小,則電壓表的讀數先增大後減小.

因為電源的内阻與外電阻的關系未知,無法判斷電源輸出功率如何變化.故ABC錯誤,D正确.

所以D選項是正确的

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