免費(fèi)下載！
[!--downpath--]第七章主要內(nèi)容 要求 歐姆定理講解 金屬電阻率的測定（同時(shí)使用螺旋千分尺練習(xí)） 概述小電珠的伏安特性曲線 電源電動(dòng)勢和電阻的測定實(shí)踐使用多聯(lián)水表 從知識(shí)結(jié)構(gòu)上看，本章內(nèi)容可分為三個(gè)部分： 第一部分著重介紹一些電路的歐姆定理，研究恒壓電路的六個(gè)基本熱電阻（電流，電流，電阻，電功率，電功率，電熱），三定理（部分電路歐姆定理，電阻定理和焦耳定理）和串并聯(lián)電路定律，伏安法測量內(nèi)阻等問題。 第二部分著重于閉合電路的歐姆定理，主要研究電源的作用、閉合電路中功率的分配和能量轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系、電路分析與估算等。第三部分著重于使用電壓表、電壓表、滑動(dòng)變阻器等儀器，研究儀器的選擇和使用、數(shù)據(jù)處理和偏差分析，也就是常說的熱實(shí)驗(yàn)。 近年來，本章試卷主要考察中學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ貏e是在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，主要考察中學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，以及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?shí)驗(yàn)聯(lián)想、遷移與設(shè)計(jì)，展現(xiàn)“題在書外，理在書”的命題思想。 電路的分析也經(jīng)常是中考選擇題的一個(gè)方向。 近年來的研究熱點(diǎn)主要集中在串并聯(lián)電路的特性及應(yīng)用、電路的動(dòng)態(tài)分析（包括帶電容的電路）、電功率與電功率分配分析等方面。在新政實(shí)施的形勢下課程標(biāo)準(zhǔn)和面對(duì)新的中考，我們必須重視實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。 大綱所列實(shí)驗(yàn)是熱學(xué)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)，在考試準(zhǔn)備中要引起足夠的重視，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模私鈱?shí)驗(yàn)原理和技巧，能夠控制實(shí)驗(yàn)條件，能夠會(huì)使用儀器，能夠觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能夠記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行推理，分析和評(píng)價(jià)推理； 能夠發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，并制定解決方案； 能運(yùn)用所學(xué)的數(shù)學(xué)理論、實(shí)驗(yàn)技巧和實(shí)驗(yàn)設(shè)備來處理問題，包括簡單的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。 需要重點(diǎn)研究實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、設(shè)備（包括電阻）的選擇、電路的選擇、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的目的。 關(guān)于電路分析的問題，尤其是當(dāng)電路的某一部分發(fā)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路的特性發(fā)生變化。 另外，在準(zhǔn)備本章時(shí)，要注意各種圖像的數(shù)學(xué)意義，例如小燈泡的內(nèi)阻或伏安特性曲線，路端電流與電壓的關(guān)系圖，電源輸出功率與電壓的關(guān)系圖等。學(xué)會(huì)用圖像分析和解決問題。 1.
電壓 (1) 電壓的定義：定向通信的方向定義為電壓的方向。 產(chǎn)生電壓的條件是：有自由電荷； 導(dǎo)體兩端存在電位差。 三者缺一不可。 這里要注意區(qū)分產(chǎn)生電壓、形成連續(xù)電壓和形成恒壓的區(qū)別。 “續(xù)”是長期存在，“常”是存在不變。 電荷的定向連接產(chǎn)生電壓。 正電荷 (2) 對(duì)電壓。 我們必須從宏觀（定義）和微觀（定性）兩個(gè)方面去理解：宏觀上，（定義），即微觀上，I=nevS（行列式，其中n為單位體積的自由電子數(shù)，S為導(dǎo)線的橫截面積，v是自由電子的定向通訊速度，約10-5個(gè)單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量 2.歐姆定理（1）歐姆定理內(nèi)容：導(dǎo)體中電壓導(dǎo)通，隨其兩端電流導(dǎo)通，不適用于二氧化碳的導(dǎo)通。與金屬電解質(zhì)成反比 (3) 伏安特性曲線（IU或UI image) of the metal 把流過金屬導(dǎo)體的電流和電壓看成兩個(gè)變量，因?yàn)榻饘賹?dǎo)體中的電壓與其兩端的電流，以及它的電阻值有關(guān)，所以圖像是過原點(diǎn)的直線，IU圖中直線斜率的倒數(shù)就是導(dǎo)體的電阻值。 注意IU曲線和UI曲線的區(qū)別。 如圖8-1-1所示。 反比和正比還要注意：當(dāng)考慮內(nèi)阻率隨溫度的變化時(shí)，內(nèi)阻的伏安特性曲線不再是一條通過原點(diǎn)的直線。 圖 8-1-13。 內(nèi)阻 內(nèi)阻：導(dǎo)體可以通過電壓，但對(duì)電壓有限制作用，對(duì)電壓有限制作用的化學(xué)量就是電阻值。
電阻值定義公式： 內(nèi)阻定理： (1) 導(dǎo)體內(nèi)阻的計(jì)算公式： 在室溫一定的情況下，粗細(xì)均勻的導(dǎo)線的內(nèi)阻與其粗細(xì)成正比，與其截面積成反比. 電阻值由其自身激勵(lì)決定，與所在電路無關(guān)。 相同材質(zhì)的金屬線越長，其對(duì)電壓的限制作用越大； 導(dǎo)線的截面積越大，其對(duì)電壓的限制作用越小。 相同寬度、相同截面積的不同金屬，由于其結(jié)構(gòu)不同，對(duì)電壓的約束也不同。 (2)內(nèi)電阻率ρ 內(nèi)電阻率反映了材料的電導(dǎo)率。 內(nèi)阻大的材料導(dǎo)電性差，內(nèi)阻小的材料導(dǎo)電性好。 內(nèi)電阻率與溫度的關(guān)系（雖然教學(xué)大綱中沒有要求，但是朋友們應(yīng)該明白了） 金屬的內(nèi)電阻率隨著溫度的降低而降低。 純銀的內(nèi)阻率小，合金的內(nèi)阻率大。 個(gè)別合金的內(nèi)電阻率幾乎不受溫度變化的影響，如錳銅、鎳銅。 一些半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度下降而下降。 當(dāng)某些物質(zhì)的體溫接近0K時(shí)，內(nèi)電阻率突然降為零——這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)。 4.電功與電熱 (2)電熱：Q=，這個(gè)關(guān)系也叫焦耳定理。 5.電力和火力 (1)電力：單位時(shí)間內(nèi)電壓所做的功。 該公式適用于所有電路。 (2)熱功率：單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)阻產(chǎn)生的熱量，即電壓的定義公式和微觀表達(dá)式在求解問題中的應(yīng)用。 有一根截面積為S的銅線，流過它的電壓為I。單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子，電子電荷為e。 此時(shí)，電子的定向連接率為v。在時(shí)間Δt內(nèi)電功電功率焦耳定律，通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)可以表示為A。
nevSΔtB。 nvΔtC。 IΔt/eD。 IΔt/(Se) 根據(jù)電壓的定義，I=q/t，所以在Δt時(shí)間內(nèi)通過某一截面的電荷量為q=IΔt，通過該截面的自由電子數(shù)為N=q/e=IΔt /e，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤； 從導(dǎo)體導(dǎo)電的微觀角度看，在Δt時(shí)間內(nèi)能通過一定截面AA'的自由電子，必然處于一個(gè)以AA'為截面、厚度為vΔt的圓錐內(nèi)，如圖下圖，因?yàn)樽杂呻娮涌梢哉J(rèn)為是均勻分布的，甚至錐體中的電子數(shù)為N=nvSΔt，選項(xiàng)A和B錯(cuò)誤，所以答案為C。電壓的定義是量單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷，即I=q/t，適用于任何電路； 金屬導(dǎo)體中的電壓可以用 I=nevS 來分析。 本題中電流可表示為I=nevS，則通過導(dǎo)體截面的自由電子數(shù)N=IΔt/e=nevSΔt/e=nvSΔt。 第二種思路具有普遍意義，也適用于空氣流、水流等連續(xù)粒子流。 評(píng)述顯像管電子槍中，從熱金屬絲連續(xù)發(fā)射出的電子以電流U進(jìn)入加速電場，初速度設(shè)為零，加速后電子束的截面為面積 S 產(chǎn)生電流 I。 已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，則在剛發(fā)射加速電場時(shí)，一小段長度為l的電子束中的電子數(shù)為（電子經(jīng)過加速時(shí)，定向連接產(chǎn)生電壓，結(jié)合電場力做功公式 連接電流與電子速度，再用電壓的微觀表達(dá)式求解 電子離開加速電時(shí)的速度場為 ，故應(yīng)用內(nèi)阻定理求解。一根粗細(xì)均勻的鈷鉻絲，其橫截面半徑為d電功電功率焦耳定律，其內(nèi)阻為R，若將其拉成半徑為d/10，它的電阻值是多少?假設(shè)導(dǎo)線的原長度為L，內(nèi)阻為ρ，鈷鉻導(dǎo)線在拉伸前，其阻值R=ρL，由內(nèi)阻定理R ′=ρL′/S′=ρ100L決定了導(dǎo)體的電阻值。 有三個(gè)原因，第二個(gè)是導(dǎo)體的寬度，第一個(gè)是導(dǎo)體的截面積，第一個(gè)是導(dǎo)體的材質(zhì)，對(duì)于相同材質(zhì)的導(dǎo)體，只與厚度和橫截面積。
在探索決定導(dǎo)體內(nèi)阻的多個(gè)因素時(shí)，通常會(huì)保持其中兩個(gè)變量不變，并查看因變量和自變量之間的關(guān)系。 這樣，可以清楚地確定決定導(dǎo)體內(nèi)阻的多個(gè)因素。 , 這些方法是科學(xué)研究活動(dòng)中常用的控制變量方法。 注釋如圖812所示，一圈粗細(xì)均勻的導(dǎo)線長1200m。 當(dāng)在A、B兩端施加恒定電流時(shí)，測得通過導(dǎo)線的電壓為0.5A。 如果把BC段剪斷，當(dāng)A、C兩端通上同樣的電流時(shí)，通過導(dǎo)線的電壓變?yōu)?.6A，請(qǐng)問剪斷的BC段有多長？ 圖8-1-2 設(shè)置整條導(dǎo)線的電阻值，分段電阻值根據(jù)歐姆定律和內(nèi)阻定理計(jì)算。 由此可知線段的長度，利用伏安特性曲線計(jì)算出剪斷線段的寬度。 兩個(gè)導(dǎo)體對(duì)應(yīng)圖8-1-3所示化學(xué)量的IU圖像，請(qǐng)回答圖8-1-3中的下列問題： (1) 從圖中可以看出R (2) 如果兩導(dǎo)體兩端的電壓相等且不為零時(shí)，電流比U(3) 若兩導(dǎo)體兩端的電流相等且不為零，則電壓比I(4) 得出兩個(gè)導(dǎo)體的 UI 圖像，兩條線的斜率 哪些數(shù)學(xué)量代表導(dǎo)體？ 他們的價(jià)值觀是什么？ (1) 在IU圖中，電阻值等于斜率的倒數(shù)。 兩個(gè)導(dǎo)體0的UI圖如下圖所示。 內(nèi)阻值相等，0用伏安特性曲線求解電路中導(dǎo)體的相關(guān)數(shù)學(xué)量的基本思路：首先要區(qū)分是不是是 IU 圖還是 UI 圖； 其次，要認(rèn)識(shí)圖形斜率的數(shù)學(xué)意義。
在UI圖中，斜率k=R，在IU圖中，斜率k=； 三、必要時(shí)使用部分電路歐姆定律配合求解。 點(diǎn)評(píng) 兩只額定電流為220V的白熾燈串接在220V電源上，電源電阻忽略不計(jì)。 此時(shí)，L=700。 25W=17。 5W電機(jī)的功率問題依然貫穿電機(jī)。 接0.2V電流電路時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電機(jī)的電壓為0.4A。 如果電機(jī)接入2.0V電流電路，電機(jī)會(huì)正常工作，工作電壓為1.0A。 電機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率是多少？ 如果電機(jī)正常工作時(shí)定子突然卡住，電機(jī)的發(fā)熱功率是多少？ 當(dāng)電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)沒有機(jī)械能輸出，所以電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 它相當(dāng)于一個(gè)純內(nèi)阻電路，歐姆定律成立。 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出，但由于線圈有內(nèi)阻，在內(nèi)阻上形成內(nèi)能。 當(dāng)輸入電源P接U=0.2V電流時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，電壓I=0.4A，根據(jù)歐姆定理，線圈內(nèi)阻接U′=2.0V電流時(shí)，電壓I′=1.0A，所以輸入電功率=U′I′=2.01.0W=2.0W 熱功率P=(2.0-0.5)W=1.5W 如果定子在正常運(yùn)行時(shí)卡住，所有的電能會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以帶加熱功率的微型吸塵器的直流電機(jī)電阻是恒定的。 在 0。
電流為3V時(shí)，通過電壓為0.25A，此時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)外加電流為2.5V時(shí)，電壓為0.8A。 此時(shí)電機(jī)工作正常。 吸塵器的機(jī)械效率是多少？ 0.30.250.31.20.252.50.80.81.20。 7680.82.5 電流電壓為 ，電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)的電機(jī)可以看成是純內(nèi)阻電路。 當(dāng)電機(jī)線圈內(nèi)阻電流為 時(shí)，電壓為 ，電機(jī)運(yùn)行正常，說明電機(jī)有機(jī)械能輸出。 這時(shí)的電機(jī)應(yīng)該是非純內(nèi)阻的家用電器。 消耗的電能等于轉(zhuǎn)換后的機(jī)械能和內(nèi)能之和，熱能的熱功率就是電機(jī)的總功率。 因此，電機(jī)效率為0. 0%1。 如圖815所示，電路中連接兩段材料相同、長度相等、截面積不等的導(dǎo)體，總電流為U，則(B.自由電子在電路中的平均速度兩段導(dǎo)體相同 C 細(xì)導(dǎo)體兩端電流U1大于粗導(dǎo)體兩端電流U2D 電場強(qiáng)度在細(xì)導(dǎo)體中比在粗導(dǎo)體中小，所以可以判斷【分析】是正確的，電壓為I，如果要求線路上的壓降不超過U，已知輸電線路內(nèi)阻為r，則最小交叉- 傳輸線的截面積為3.導(dǎo)體的內(nèi)阻是導(dǎo)體本身的一部分對(duì)于同材質(zhì)的導(dǎo)體，下列說法正確的是（A.截面積一定，且內(nèi)阻與導(dǎo)體的寬度成反比。 B. 寬度不變。 內(nèi)阻與導(dǎo)體的截面積成反比。 C. 電流常數(shù)，內(nèi)阻與導(dǎo)體兩端的電壓成反比 D. 電壓恒定，內(nèi)阻與導(dǎo)體兩端的電流成正比 4.
理發(fā)用吹風(fēng)機(jī)有電機(jī)和電熱絲。 電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，電熱絲加熱空氣得到熱風(fēng)吹干頭發(fā)。 設(shè)電機(jī)線圈內(nèi)阻為R1，與電熱絲內(nèi)阻R2串聯(lián)，接直流電源。 電吹風(fēng)兩端電壓為U，電壓為I，耗電功率為P，則有（正確。電機(jī)為非純內(nèi)阻電路，耗電量小于熱功率；電熱絲為純內(nèi)阻，耗電量為5 例如圖8-1-6 A 和B 之間的距離為6km，兩根內(nèi)阻為6 的導(dǎo)線之間架設(shè)兩個(gè)地方。當(dāng)兩根線在A、B之間某處漏電時(shí)，接在A上。電流表讀數(shù)為6V，電壓表讀數(shù)為1.2A。請(qǐng)問漏電的地方離多遠(yuǎn)？主要家用電熱驅(qū)蚊器的電熱部分的元件是PTC器件，PTC器件是由錳酸鋇等導(dǎo)電材料制成的內(nèi)部電阻，電阻率r與空氣溫度t的關(guān)系如圖8所示-1-7 由于這些特點(diǎn)，PTC器件具有加熱和控溫的雙重功能。 對(duì)此，下列判斷正確的是（A. 通電后其電功率先減小后減小 B. 通電后其電功率先減小后減小 C．充滿時(shí)，空氣溫度在t1或t2時(shí)保持不變 D。當(dāng)形成的熱量等于充滿的熱量時(shí)，空氣溫度保持不變 [分析] 從圖中可以看出，在常溫下其電阻值很小。接通電壓后，隨著溫度下降，其內(nèi)阻先減小后迅速減小，功率先增大后減小。內(nèi)阻率會(huì)增加，導(dǎo)致電壓降低，形成的熱量大于釋放的熱量，因此溫度會(huì)急劇下降；如果水溫升高，則內(nèi)阻率會(huì)降低。 如果電壓變小，電壓會(huì)升高，溫度又會(huì)升高，所以選項(xiàng)A是正確的。 7.
電熱毯、電飯煲等是常用的電熱家用電器。 它們通常具有加熱和保溫功能，其工作原理大致相同。 圖8-1-8(a)是一種電熱器具的簡化電路圖，主要元器件是內(nèi)電阻絲R1、R2和手動(dòng)開關(guān)S。 (1)手動(dòng)開關(guān)S在接通和斷開時(shí)，分別是什么狀態(tài)家用電器在嗎？ (2)家用電器由照明電路(U=220V)供電。 假設(shè)取暖用電功率為400W，保溫用用電功率為40W。 R1和R2的值分別是多少？ (3) 若將圖8-1-8(a)中的手動(dòng)開關(guān)S換成理想晶體管D，如圖(b)所示，其他條件不變，求家用電器消耗的電能為1小時(shí) 。 該電路在制熱時(shí)耗電大，而在保溫時(shí)電路耗電小。 電路提供的電流是恒定的。 根據(jù)電功率公式可以推斷電路的內(nèi)阻在加熱時(shí)較小，在保溫時(shí)較大。 因此，關(guān)閉時(shí)處于加熱狀態(tài)，關(guān)閉時(shí)處于溫暖狀態(tài)。 89 理想晶體管具有雙向?qū)щ娦裕诱螂妷簳r(shí)沿箭頭方向的電壓內(nèi)阻很小，可以忽略不計(jì)； 當(dāng)施加反向電壓時(shí)，晶閘管處于截止?fàn)顟B(tài)，內(nèi)阻很大。 圖中電路加交流電時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)，晶閘管導(dǎo)通半個(gè)周期，此時(shí)漏電，電路處于發(fā)熱狀態(tài)； 另一半周晶閘管截止，電路斷開。 此時(shí)串聯(lián)，電路處于保溫狀態(tài)。 ． 因此，家用電器所消耗的電能，即電壓功為：7.92100.22