高中物理第二章第5课《恒定电流（二）》（选修3-1）
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第二章第5课《恒定电流（二）》（选修3-1） 基础知识梳理 一、电源的电动势 1.电源 （1）定义：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。 （2）作用：使导体（或电路）两端保持一定的电压。 2.电动势 （1）定义：非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电量的比值。 （2）公式：E=W/q (3）物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小，在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。 （4）方向：电动势是标量，规定其方向为电源内部电流方向，即由电源负极指向正极方向。 二、欧姆定律 1.闭合电路的组成 （1）闪电路：电源内部的电路，内电阻所降落的电压称为内电压。 （2）外电路：电源外部的电路，其两端电压称为外电压或路端电压。 2.内外电压的关系：E=U外+U内 3.闭合电路的欧姆定律 （1）内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比。 （2）公式：I=E/R+r（只适用于纯电阻电路）； 常用表达式E=U外+U内（适用于任何电路） 三、路端电压与外电阻、电流的的关系 1.路段电压与外电阻的关系 （1）根据U=IR=E/R+r.R=E/I+r/R可知，当R增大时U增大，R减小时U减小。 （2）外电路断开时，R为无限大，I变为O,路端电压U=E （3）外电路短路时，R=0，U=0，I=E/r（短路电流） 2.路端电压跟电流的关系 路端电压跟电流的关系是U=E-Ir，用图像表示如图所示，此图象的物理意义是: （1）图线与纵轴的交点对应的电压等于电源的电动势。 （2）图线斜率大小代表电源的内阻，路端电压U随电流I变化的本质原因是由于电源内阻的存在。 （3）图中U与U'分别表示电流为I1时的外电压和内电压，从图像可以看出，I增大时，外电压U减小，内电压U‘增大，但二者之和保持不变。 （4）图中Im代表短路电流，Im=E/r （5）图线上每一点坐标的C乘积IU为电源的输出功率。 （6）图线上任一点对应的U、I比值为此时外电路电阻。 四、电源的相关功率和电源的效率 1.正确区分相关电功率的含义 2.电源的输出功率 P出=I2R=E2/（r+R）2.R=E2/（R-r）2/R+4r（输出功率随外电阻变化的图线如图。 （1）当R=r时，P出最大=E2/4r=E2/4R2 （2）当P出＜P出最大时，每个输出功率值对应两个可能的外电阻R1和R2，且r=√R1.R2（请同学们自己证明这一结论） （3）R＜r时，P出随R的增大而增大；R＞r时，P出随R增大而减小。 η=I2R/I2（R+r）=R/R+r=I/I+r/R , η随着R的增大而增大 五、闭合电路的动态分析 1.程序法：闭合电路中，由于局部电阻变化（或开关的通断），引起各部分电压、电流（或灯泡明暗）发生变化，分析此类问题的基本步骤是： （1）由局部电阻变化判断总电阻的变化 （2）由I=E/R+r判断总电流的变化； （3）据U=E-Ir判断路段电压的变化 （4）由欧姆定律及串并联电路特点判断各部分电流、电压变化。 六、含容电路的分析和计算 电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路有充电、放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大（只考虑电容器是理想不漏电的情况）的元件，在电容器处电路可看作是断路，简化电路时可去掉它，简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上，分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确地判断和求出电容器两端的电压，具体做法是： 1.确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压。 2.当电容器和某一电阻串联后，接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压 七、电路故障问题的分析方法 1.故障特点 （1）短路的特点：电路中某一部分发生断路表现为电源电压不为零，而电流强度为零。 （2）短路的特点：电路中某一部分发生短路，表现为有电流通过电路而该电路两端电压为零。 2.故障的分析方法 （1）断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断路。 （2）短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联；若电压表示数为零，则该电路被短路。
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