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高中物理最基本系列:恒流

2026-01-15 16:36:33教育资讯0

在第1单元里,存在着基本概念和定律。其中,关于电流条件,其一,导体两端得有持续的电压;其二,要有能够自由移动的电荷,像金属导体中的自由电子,电解液里的正负离子,气体中的正负离子以及自由电子。电流方向指的是正电荷定向移动的方向,导体中的电流是从高电势流向低电势,在电源外部电流由正极流向负极。另外,电流强度,也就是(I 标量),它是用来表示电流强弱的 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

电量q是通过导体某一截面的,其与通过这些电量所用时间的比值,被称作电流强度,它也简称为电流 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

1、定义式:tqI =适用于任何电荷的定向移动形成的电流。uGt物理好资源网(原物理ok网)

单位方面,1库仑每秒等于1安培,也就是1 A ,1安培等于10的3次方毫安,即1 mA ,且1毫安等于10的3次方微安,即1 μA 。需要注意的是,在电解液导电这个情况的时候,是正离子和负离子朝着相反的方向进行定向移动从而形成当前电流的,在运用公式I =q /t去计算电流强度之时应当予以足够的注意。uGt物理好资源网(原物理ok网)

关于电流的微观表达式,已知粒子电量q ,导体截面积s ,粒子定向移动的速率v ,粒子体密度即单位体积的粒子的个数。推导过程如下:首先得出nqsv ,然后据此推出 t q I =⇒== ,对于金属导体而言有I=nqvS ,其中n 为单位体积内的自由电子个数,S 为导线的横截面积,v 为自由电子的定向移动速率,大约是10 -5m/s ,此速率远小于电子热运动的平均速率105m/s ,并且更小于电场的传播速率3×108m/s ,需要注意的是,这个公式仅仅适用于金属导体,千万不要到处套用。uGt物理好资源网(原物理ok网)

三、欧姆定律,其一,内容为:导体当中的电流强度,跟导体两端所具有的电压U呈现出成正比的关系,跟导体的电阻R呈现出成反比的关系;其二,公式是:RU I =;其三,R为电阻,1V / A 等于 1Ω,1 K Ω 等于 1000Ω,1 M Ω 等于 1000K Ω,其由本身性质所决定;其四,适用范围是:对金属导体以及电解液适用,对气体的导电并不适用;其五,电阻的伏安特性曲线:要注意I-U曲线、U-I曲线两者之间的区别。uGt物理好资源网(原物理ok网)

在进行相关考量时,需要特别留意,当存在电阻率随着温度产生变化这种情况的时候,电阻所呈现出的伏安特性曲线,就不会再是经过原点的直线了。uGt物理好资源网(原物理ok网)

四.电阻定律——导体的电阻R,与它的长度l成正比例关系,和横截面积S成反比例关系。uGt物理好资源网(原物理ok网)

ρ为反映材料导电性能如此这般的物理量,被称作材料的电阻率,其反映的是该材料的性质高中物理电动机内耗功率,并非每根具体导线的性质,sl R ρ=(1) 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

单位是Ω m 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

(2)纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。uGt物理好资源网(原物理ok网)

⑶材料的电阻率,与温度是有关系相关联的:C 22-SO 42-①金属的电阻率,会随着温度的不断升高一直在增大的趋向(能够理解为当温度升高之时金属原子热运动是会加剧的,对自由电子的定向移动所产生的阻碍也是会增大的。uGt物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电动机内耗功率uGt物理好资源网(原物理ok网)

铂的情况较为明显,能够用来制作温度计,锰铜、镍铜的电阻率几乎不会随着温度发生变化,可以将其用于制作标准电阻。uGt物理好资源网(原物理ok网)

②半导体的电阻率,会随着温度的升高,而出现减小的情况,(这可以这样来理解,半导体是依靠自由电子以及空穴得以导电的,当温度逐步升高的时候,半导体当中的自由电子以及空穴的数量是会增大的,这样一来它的导电能力也就相应提高了)。uGt物理好资源网(原物理ok网)

存在一些物质,当温度快要逼近 0 K 这个数值的时候,其电阻率会一下子突然降低到零,这样的一种现象被称做为那超导现象 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

能够发生超导现象的物体叫超导体。uGt物理好资源网(原物理ok网)

有这样一种温度,当材料从正常状态转变成为超导状态时,这个温度就被称作超导材料的转变温度,用T C来表示 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

我国科学家在1989年把T C 提高到130K 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

现在科学家正努力做到室温超导。uGt物理好资源网(原物理ok网)

注意,公式R =I U是电阻的定义式,然而R =ρSL 是电阻的决定式,R 与U 成正比的这种说法不正确,R 与I 成反比的这种说法也是错误的,导体的电阻大小是由长度、截面积以及材料来决定的,一旦导体确定好了,即便它两端的电压U =0,并且它的电阻依旧会照原样存在。uGt物理好资源网(原物理ok网)

电功呢,它指的是电场力当作的功,所以就是W等于UIt ;依据焦耳定律来说,电热Q等于I的平方与Rt的乘积 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

其微观方面的解释是,当电流通过金属导体的时候,自由电子在进行加速运动的进程期间,会频繁地与正离子相互碰撞,这使得离子的热运动程度加剧,而且电子的速率会减小,能够认为自由电子仅仅是以某一个速率进行定向移动,电能并没有转换为电子的动能,仅仅是转化为了内能。uGt物理好资源网(原物理ok网)

1、电功是电场力对运动电荷所做的功,也被称作电流所做的功,UI p UIt W == 这适用于任何电路,其能量转化是把电能转化成其他形式的能 。 2、电热是电流通过导体时释放的热量,R I p Rt I Q 22== 它适用于任何电路,能量转化为电能转化为内能 。 3、纯电阻电路是那种一来一去,电能全部转化成内能的电路(像电阻、灯泡、电炉、电烙铁) ,引述真空中和电阻中电流作功把电能转变为其它形式的能的不同之处(包括动能、内能、机械能、化学能等),IR U Rt I UIt QW =⇒==2 。 4、非纯电阻电路是一来多去的情况,电能一部分转化成热能(有电动机、电解槽,电感,电容等),W =I 2R t +其他形式的能量,也就是2W QUIt I Rt U IR⇒f f f 。 5、对于电动机高中物理电动机内耗功率,UI 等于 I 2R 加上机械P ,这里有输入功率、内耗功率、输出功率、总功率、热功率、机械功率、消耗功率、损失功率、有用功率 ,例如电动机,U 等于220V ,I 等于50A ,R 等于0.4Ω ,求:①电功率p 等于UI 等于220乘5等于11KW ②热功率p 等于I 2 R 等于502乘0.4等于1 KW ,I 2R机械p 【例1】下图所列的4个图象中,最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P 与电压平方U 2之间的函数关系的是以下哪个图象 A. B. C. D. 解:此图象描述P 随U 2变化的规律,由功率表达式可得:RUP 2=,U 越大,电阻越大,图象上对应点与原点连线的斜率越小 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

选C 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电动机内耗功率uGt物理好资源网(原物理ok网)

某个特定的数值,也就是关于用电器的额定值方面的问题所在,额定电压所指的是留学之路,在使该用电器能够正常开展工作的条件之下,应当施加于它的电压,处于这样的条件时,它所消耗的功率,便是额定功率,而流经它内部的电流,就是它的额定电流。uGt物理好资源网(原物理ok网)

要是用电器于实际使用之际,加在它上面的实际电压跟额定电压不相等,那它消耗的功率也不再属于额定功率,处于这种情形下,通常能够认为用电器的电阻和额定状态时的值是一样的,借此来开展计算。uGt物理好资源网(原物理ok网)

某电动机,当电压U1取值为10V时,无法带动负载致使其处于不转动状态,此刻,电流为I1且值为2A 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

当电压呈现为U 2 =三十六伏特这个数值的时候,它能够使得负载带动起来并正常地进行运转,此时流过的电流是I 2 =一安培 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

要求出这时电动机的机械功率究竟是多大呢 ,解 :电动机处在不转状态时能够被视作为纯电阻 ,依据欧姆定律可以得出 ,Ω与电阻 、电压 、电流存在一定关系 所以Ω等于511I U R ,而这个电阻能够被认定为是不会发生改变的 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

当电动机处于正常转动的状态时,其输入的电功率算出来是P电等于 U 2 乘以 I 2 进而等于 36W ,而在内部所消耗掉的关于热的功率成了 P热等于 R 乘以 I 2 的平方结果是 5W ,所以由此得出机械功率P最终是 31W ,从经过的例题能够明白:电动机在启动这个阶段电流是比较大的,这种情况下很容易就会被烧坏;处于正常运转氛围时电流反而比较小 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

在【例3】当中有这么一个东西,其为某一直流电动机提升重物的装置,呈现出如图所示的样子,重物的质量是m等于50kg ,电源给电动机提供的电压是U等于110V ,各种摩擦都不予以计较,当电动机以v等于0.9m/s的恒定速率朝着上提升重物之际,电路里的电流强度I等于5.0A ,要求计算电动机的线圈电阻大小(取g等于10m/s 2).解析如下:电动机的输入功率是P =UI ,电动机的输出功率是P 1=mgv ,电动机发热功率是P 2=I 2r,而P 2=P - P 1,也就是I 2r= UI -mgv ,代入数据之后解得电动机的线圈电阻大小为r =4Ω【例4】 有来自质子源的质子(其初速度为零),经过一个加速电压为800kV的直线加速器进行加速,从而形成电流强度为1mA的细柱形质子流。uGt物理好资源网(原物理ok网)

已知质子电荷e =1.60×10-19C 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

这束质子流每秒打到靶上的质子数为。uGt物理好资源网(原物理ok网)

若假定质子源到靶之间分布的加速电场是均匀的,在质子束当中,在与质子源相距L处取一段极短的相等长度的质子流,其质子数为n1,在与质子源相距4L处取一段极短的相同长度的质子流,其质子数为n2,那么n1∶n2= 。uGt物理好资源网(原物理ok网)

质子源v1v2给出了解答,按照定义,.1025.6,15⨯==这就得出了=,因为各处电流是相同的,设定这段长度是l,当中的质子数是n个,依据,∝所以得出了=和。uGt物理好资源网(原物理ok网)

关于电阻率,下列说法里不正确的是,有一个针对练习,其中提到,电阻率是用来表征材料导电性能好坏的那样一个物理量,电阻率要是越大,其导电性能反而是越差的,可不是越好的,这一点要清楚呢 。各种材料的电阻率都和温度之间存在着关系,金属的电阻率会随着温度的升高而有所增大呢 。比如说,有一种叫超导体的东西,当它的温度降低到接近绝对零度的某个临界温度阶段的时候,它的那个电阻率就会突然一下子变为零啦 。还有,某些合金的电阻率几乎是不太受温度变化的影响,常常都用它们去制作标准电阻呢 。 如图所示,有一个厚薄均匀的矩形金属薄片,它的边长是ab等于10 cm ,bc等于5 cm ,当把A与B接入到电压为U的电路中的时候,电流强度是1 A ,要是把C与D接入到电压为U的电路中,那电流是多少呢 。答案有A.4 A 、B.2 A 、C.21A 、D.41A这些选项哦 。 再看如图所示的情况,是两段材料是相同的、长度也是相等的、只是横截面积不相等的导体接在了电路中,总电压是U ,那么就有,①通过两段导体的电流是相等的哦 ; ②两段导体内自由电子定向移动的平均速率是不一样的呢 ; ③细导体两端的电压U 1是大于粗导体两端的电压U 2的哟 ; ④细导体内的电场强度是大于粗导体内的电场强度的呀 。 答案选项有A.① 、B.①② 、C.①②③ 、D.①②③④这些呢 。 有一根粗细均匀的导线,两端加上电压U的时候,通过导线中的电流强度是I ,导线中的自由电子定向移动的平均速度是v ,要是导线均匀拉长,让它的半径变成原来的21 ,然后再给它两端加上电压U ,就会出现一系列情况咯 。像是A.通过导线的电流会变成4I ; B.通过导线的电流又不是变成4I而是变成了6I呢 ; C.自由电子定向移动的平均速率会变为4v ; D.自由电子定向移动的平均速率又不是4v而是变成了6v这些情况哦 。 如图所示,当滑动变阻器的滑键从它的最左端开始向右滑过2R /3的时候,电压表的读数从U 0增大到了2U 0,这时候要是电源内阻不计,就会有一些说法啦 。比如说A.通过变阻器R的电流会增大为原来的2倍哦 ; B.变阻器两端的电压会减小为原来的32倍呢 ; C.要是R的阻值减小到零的时候,电压表的示数变成了4U 0耶 ; D.以上说法都正确哦 。 在电解槽中,1 min内通过横截面的一价正离子和一价负离子的个数分别是1.125×1021和7.5×1020,那通过电解槽的电流是多少呀 。 如图,电源能够提供U =6 V的恒定电压,R0是定值电阻,有个同学做实验的时候不小心把一电流表(内阻忽略)并联在了R x两端,它的示数是2 A ,当把电流表换成电压表(内阻无限大)之后,示数是3 V ,问R x的阻值是多少Ω呢 。 把阻值为16 Ω的均匀电阻丝变成一个闭合圆环,在圆环上取Q作为固定点,P作为滑键,构成了一个圆形滑动变阻器,如图1—28—8所示,要让Q、P间的电阻先后是4 Ω和3 Ω的时候,对应的θ角应该分别是多少和多少呢 。 甲、乙两地相距6 km耶,在两地中间架设了两条电阻都是6 Ω的导线,当两条导线在甲、乙两地间的某处发生短路啦的时候,接在甲地的电压表,如图所示,读数是6 V ,电流表的读数是1.2 A ,那发生短路的地方距离甲地有多远呢 。10. 用电器与电源相距L米,线路中的电流是I安,若规定线路上的电压不得超过U伏,输电线的电阻率为ρ欧姆·米,那么该输电线的横截面积要满足怎样的条件呢?1 - 5题答案依次为A、A、D、B、C、ABCD,6题答案是A,7题答案是38(π;2π或23π),9题答案是(2.5千米),10题答案是(S≥ULIρ2),第2单元是串并联电路以及电表的改装,一、串并联,1、串联时I 1 等于I 2 ,R等于R 1 加R 2 ,U等于U 1 加U 2 ,2、并联时I 1 加I 2 等于I,U 1 等于U 2 ,由此可得⇒+= R R (1)2121R R R R R += (2) 总电阻小于任何一个电阻,(3)某一个电阻变大,总电阻变大, (4)某一支路断路,总电阻变大, (5)某一支路短路,总电阻为零,3、分压器,(1) 要分清负载和空载时的输出电压U CD ,(2) CD 间接入电阻的大小和多少对输出电压有影响力, (3) p 在中点时的输出电压U CD ,4、电源的串联和并联,【例1】 已知如图,两只灯泡L 1 、L 2 分别标有“110V ,60W ”以及“110V ,100W ”,另外装有一只滑动变阻器R ,把它们连接后接入220V 的电路中,要求两灯泡都能正常发光,并且使整个电路消耗的总功率达到最小,应该使用下面哪一个电路?由某种金属氧化物制成的均匀棒,实验显示其中电流I与电压U之间遵循I =kU 3规律,这里U代表棒两端电势差,k等于0.02A/V 3,对某BA. B. C. D.【例2】而言 。uGt物理好资源网(原物理ok网)