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电源和电流
1、电流产生的条件:
(1)导体内有大量自由电荷(金属导体——自由电子;电解质溶液——正负离子;导电气体——正负离子和电子)
(2)导体两端存在电势差(电压)
(3)导体中存在持续电流的条件:是保持导体两端的电势差。
2、电流的方向
电流可以由正电荷的定向移动形成,也可以是负电荷的定向移动形成,也可以是由正负电荷同时定向移动形成。习惯上规定:正电荷定向移动的方向为电流的方向。
说明:
(1)负电荷沿某一方向运动和等量的正电荷沿相反方向运动产生的效果相同。金属导体中电流的方向与自由电子定向移动方向相反。
(2)电流有方向但电流强度不是矢量。
(3)方向不随时间而改变的电流叫直流;方向和强度都不随时间改变的电流叫做恒定电流。通常所说的直流常常指的是恒定电流。
电势
电场中某点的电势,等于单位正电荷由该点移到参考点(零势点)时电场力作的功;
1、电势具有相对性,和零势面的选择有关;
2、电势是标量,单位是伏特V;
3、电势差和电势间的关系:UAB=φA—φB;
4、电势沿电场线的方向降低;
5、相同电荷在同一等势面的任意位置,电势能相同;原因:电荷从一点移到另一点时,电场力不作功,所以电势能不变;
6、电场线总是由电势高的地方指向电势低的地方;
7、等势面的画法:相临等势面间的距离相等;
磁场对运动电荷的作用力,叫做洛伦兹力
1、洛仑兹力的方向由左手定则判断:伸开左手让大拇指和其余四指共面且垂直,把左手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,四指为正电荷运动方向(与负电荷运动方向相反)大拇指所指方向就是洛仑兹力的方向;
(1)洛仑兹力F一定和B、V决定的平面垂直。
(2)洛仑兹力只改变速度的方向而不改变其大小
(3)洛伦兹力永远不做功。
2、洛伦兹力的大小
(1)当v平行于B时:F=0
(2)当v垂直于B时:F=qvB
电流:
电荷的定向移动行成电流。
1、产生电流的条件:
(1)自由电荷;
(2)电场;
2、电流是标量,但有方向:我们规定:正电荷定向移动的方向是电流的方向;(注:在电源外部,电流从电源的正极流向负极;在电源的内部,电流从负极流向正极);3、电流的大小:通过导体横截面的电荷量Q跟通过这些电量所用时间t的比值叫电流I表示;
(1)数学表达式:I=Q/t;
(2)电流的国际单位:安培A
(3)常用单位:毫安mA、微安uA;
(4)1A=103mA=106uA
电场中某点的电势,等于单位正电荷由该点移到参考点(零势点)时电场力作的功;
1、电势具有相对性,和零势面的选择有关;
2、电势是标量,单位是伏特V;
3、电势差和电势间的关系:UAB=φA—φB;
4、电势沿电场线的方向降低;时,电场力要作功,则两点电势差不为零,就不是等势面;相同电荷在同一等势面的任意位置,电势能相同;原因:电荷从一点移到另一点时,电场力不作功,所以电势能不变;
5、电场线总是由电势高的地方指向电势低的地方;
6、等势面的画法:相临等势面间的距离相等;
三种产生电荷的方式
1、摩擦起电:
(1)正点荷:用绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷;
(2)负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷;
(3)实质:电子从一物体转移到另一物体;
2、接触起电:
(1)实质:电荷从一物体移到另一物体;
(2)两个完全相同的物体相互接触后电荷平分;
(3)电荷的中和:等量的异种电荷相互接触,电荷相合抵消而对外不显电性,这种现象叫电荷的中和;
3、感应起电:把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电;
(1)电荷的基本性质:同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引;
(2)实质:使导体的电荷从一部分移到另一部分;
(3)感应起电时,导体离电荷近的一端带异种电荷,远端带同种电荷;
4、电荷的基本性质:能吸引轻小物体;
1.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}
2.欧姆定律:I=U/R{I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值(Ω)}
3.电阻、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻(Ω/m),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)}
4.闭合电路欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U外{I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)}
5.电功与电功率:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)}
6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电阻值(Ω),t:通电时间(s)}
7.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q,因三此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
8.电源总动率、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,η=P出/P总{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率}
9.电路的串/并联串联电路(P、U与R成正比)并联电路(P、I与R成反比)
电阻关系(串同并反)R串=R1+R2+R3+1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+
电流关系I总=I1=I2=I3I并=I1+I2+I3+
电压关系U总=U1+U2+U3+U总=U1=U2=U3
功率分配P总=P1+P2+P3+P总=P1+P2+P3+
10.欧姆表测电阻
(1)电路组成
(2)测量原理
两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被测电阻Rx后通过电表的电流为
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小
(3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)}、拨off挡。
(4)注意:测量电阻时,要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。
11.伏安法测电阻
电流表内接法:电压表示数:U=UR+UA
电流表外接法:电流表示数:I=IR+IV
Rx的测量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真;
Rx的测量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx(RV+R)
选用电路条件Rx>RA[或Rx>(RARV)1/2]
选用电路条件Rx
12.滑动变阻器在电路中的限流接法与分压接法
限流接法:电压调节范围小,电路简单,功耗小
便于调节电压的选择条件Rp>Rx
电压调节范围大,电路复杂,功耗较大
便于调节电压的选择条件Rp
安培定则:
1、通电直导线的磁感线:用右手握住通电导线,让伸直的大拇指所指方向跟电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向;
2、环形电流的磁感线:让右手弯曲的四指和环形电流方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴上磁感线的方向;
3、通电螺旋管的磁场:用右手握住螺旋管,让弯曲的四指方向和电流方向一致,大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁感线的方向;
物质的电性及电荷守恒定律
1、物质的原子结构:物质是由分子,原子组成,原子由带正电的原子核以及环绕原子核运动的带负电的电子组成的。而原子核又是由质子和中子组成的。质子带正电、中子不带电。在一般情况下,物体内部的原子中电子的数目等于质子的数目,整个物体不带电,呈电中性。
2、电荷守恒定律:任何孤立系统的电荷总数保持不变。在一个系统的内部,电荷可以从一个物体传到另一个物体。但是,在这个过程中系统的总的电荷时不改变的。
3、用物质的原子结构和电荷守恒定律分析静电现象
(1)分析摩擦起电
(2)分析接触起电
(3)分析感应起电
4、物体带电的本质:电荷发生转移的过程,电荷并没有产生或消失。
一、焦耳定律
1.定义:电流流过导体产生的热量跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。
2.意义:电流通过导体时所产生的电热。
3.适用条件:任何电路。
二、电阻定律
1.电阻定律:在一定温度下,导体的电阻与导体本身的长度成正比,跟导体的横截面积成反比。
2.意义:电阻的决定式,提供了一种测电阻率的方法。
3.适用条件:适用于粗细均匀的金属导体和浓度均与的电解液。
三、欧姆定律
1.欧姆定律:导体中电流I跟导体两端的电压U成正比,跟它的电阻R成反比。
2.意义:电流的决定式,提供了一种测电阻的方法。
3.适用条件:金属、电解液(对气体不适用)。适用于纯电阻电路。
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