极板间电压UAB保持不变,根据电容的定义C?Q,当C减小时电容器两极板所带电荷量QUAB都要减少,A极板所带正电荷的一部分从a到b经电阻流向电源正极,即电阻R中有从a流向b的电流.所以选项B、C正确. 答案:BC 串联电路和并联电路 一、串联电路的特点
1、电流:串联电路中电流强度处处相等:I=I1=I2=I3.
2、电压:串联电路两端的总电压等于各串联导体两端的电压之和。U=U1+U2+U3. 3、电阻:串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和。R=R1+R2+R3 (二)并联电路的特点
1、电流:并联电路中干路中的总电流等于各支路中电流之和。I=I1+I2+I3. 2、电压:并联电路中,各支路两端的电压都相等。U1=U2=U3=U
3、电阻:并联电路中,总电阻的倒数,等于各支路电阻的倒数之和.
第五节、焦耳定律
重、难点知识归纳和讲解 1.电功
定义:电路中电场力对定向移动的电荷所做的功,简称电功,通常也说成是电流的功。 表达式:W = IUt ① 其计算公式:W=qU,W=UIt,W=Pt是普适公式 U2t只适用于纯电阻电路的运算。1度=1千瓦时=3.6×106焦耳。(电功单而W=IRt和,W?R2位) 【说明】:①表达式的物理意义:电流在一段电路上的功,跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。电流单位:安培(A)毫安(mA)微安(μA) 1 A =103mA = 106μA ②适用条件:I、U不随时间变化——恒定电流。单位:焦耳(J)。1J=1V·A·s
2、电功率:电流在一段电路上做功的功率P,等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积。
W?UI(对任何电路都适用) ①定义:单位时间内电流所做的功 ②表达式:P?t
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2U而P=I2R,p?只适用于纯电阻电路。③单位:为瓦特(W)。1W=1J/s
R④额定功率和实际功率
额定功率:用电器正常工作时所需电压叫额定电压,在这个电压下消耗的功率称额定功率。 实际功率:用电器在实际电压下的功率。实际功率P实=IU,U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。
这里应强调说明:推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质,电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再者,这里W=IUt是电场力做功,是消耗的总电能,也是电能所转化的其他形式能量的总和。 3、焦耳定律——电流热效应 (1)焦耳定律
内容:电流通过导体产生的热量,跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。 U2t 表达式: Q=IRt ③ 变形公式: Q?R2【说明】:对纯电阻电路(只含白炽灯、电炉等电热器的电路)中电流做功完全用于产生热,电能转化为内能,故电功W等于电热Q;这时W= Q=UIt=I2Rt
Q(2)热功率:单位时间内的发热量。即 P??I2R ④
t【注意】②和④都是电流的功率的表达式,但物理意义不同。②对所有的电路都适用,而④式只适用于纯电阻电路,对非纯电阻电路(含有电动机、电解槽的电路)不适用。
关于非纯电阻电路中的能量转化,电能除了转化为内能外,还转化为机械能、化学能等。这时W 》Q。即W=Q+E其它 或P =P 热+ P其它、UI = I2R + P其它
1、纯电阻电路就是在通电的状态下,只发热的电路。电路中只有电阻、电源、导线,不对外做功,电能不能转化为热能以外的能量形式。例如:电灯,白炽灯、电炉、电饭锅、电烙铁、电热毯、电熨斗、转子被卡住的电动机。
2、非纯电阻电路含有电动机、电风扇、电冰箱、电磁炉、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等,除了发热以外,还对外做功,电能一部分转化为电阻的内能,一部分转化为其他形式的能。 例题精析 例1、一直流电动机线圈内阻一定,用手握住转轴使其不能转动,在线圈两端加电压为0.3V,电流为0.3A,松开转轴,在线圈两端加电压为2V时,电流为0.8A,电动机正常工作。求该电机正常工作时,输入的电功率是多少?电功机的机械功率是多少? 精析: (1)由于电动机不转动时,其消耗的电功全部转化为内能,故可看作纯电阻电路,由欧姆U0.3?1? 定律得电动机线圈的内阻为 r??I0.3 (2)电动机转动时,消耗的电能转化为内能和机械能,其输入功率为: P入=I1U1=0.8×2=1.6W. 电动机的机械功率为:P机=P入-I12r=1.6-0.82×1=0.96W 说明:(1)在非纯电阻电路中,要注意区别电功和电热; (2)对电动机:输入的功率P入=IU,发热功率P热=I2R,输出功率即机械功率为P机=P入-P2热=UI-IR 闭合电路的欧姆定律
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重、难点知识归纳和讲解 一:闭合电路
1、闭合电路是由内电路和外电路组成的。
总结:只有用导线把电源、用电器连成的循环电路叫做闭合电路,用电器、导线组成外电路,而电源内部为内电路。 二、闭合电路欧姆定律 2、闭合电路欧姆定律 (1)闭合电路由电源的内部电路和电源的外部电路组成,也可叫含电源电路、全电路。 (2)在闭合电路里,内电路和外电路都适用部分电路的欧姆定律,设电源的内阻为r,外电路的电阻为R,那么电流I通过内阻时在电源内部的电压降U内=Ir,电流流过外电阻时的电E压降为U外=IR, E= IR+ Ir 得I?。该式反映了闭合电路中电流强度与电源的电动R?r势成正比,与整个电路的电阻成反比,即为闭合电路欧姆定律,(适用条件是外电路为纯电阻电路)。 由E= U外+U内,式中E为电源的电动势;U外=IR,他是外电路上总的电势降落,习惯上叫做路端电压,这就是说电源的电动势等于内外电路电势降落之和。 三、路端电压与负载变化的关系 电路中,消耗电能的元件常常称为负载,负载变化时,电路中的电流就会变化,路端电压也随之变化。路端电压实际上就是外电压U外,为方便简单记为U U内=Ir,得出路端电压的表达式为U=E- Ir 1、路端电压与电流的关系 U=E-Ir(普适式)其关系用U—I图象可表示为 因为U=E-Ir ① I?E ② 其中,r=|tgθ|. 由上二式可知:[来有两个极端R?r情况:
(1)当R→∞,也就是当电路断开时,I→0则U=E。当断路(亦称开路)时,路端电压等于电源的电动势。在用电压表测电源的电压时,是有电流通过电源和电压表,外电路并非开路,这时测得的路端电压并不等于电源的电动势。只有当电压表的电阻非常大时,电流非常小,此时测出的路端电压非常近似地等于电源的电动势。
E(2)当R→0时,I→,可以认为U=0,路端电压等于零。这种情况叫电源短路,发生短
rE路时,电流I叫做短路电流,I?一般电源内阻都比较小,所以短路电流很大。
r
由于短路电流很大,电源易烧坏,还可能引起火灾,因此要千万避免短路.
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例1、如图所示的电路中,电源的电动势恒定,要想使灯泡变暗,可以( )
A.增大R1 B.减小R1 C.增大R2 D.减小R2 分析:
电路是灯泡R与R2并联后再与电阻R1串联。
若增大R1,灯泡两端电压变小,灯泡变暗。同样若减小R1,则灯泡变亮。
若增大R2,使得回路的总电阻增大,干路中电流减小,灯泡两端电压变大,灯泡变亮。 同样若减小R2,则灯泡变暗。 故AD正确。答案:AD
例5、如图所示的电路中R1、R2、R3和R4皆为定值电阻,R5为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r0.设电流表A的读数为I,电压表V的读数为U.当R5的滑动触点向图中a端移动时( )
A.I变大,U变小 B.I变大,U变大 C.I变小,U变大 D.I变小,U变小
分析:当滑头向a移动时,R5的阻值变小,使R2、R4、R5的总阻值Rab变小,从而引起总的外阻R外的变小.
得到Uab变小,所以的
数值变小. 答案:D
评注:在讨论电路中电阻发生变化后引起电流、电压发生变化的问题时,应根据电路的结构,由局部到整体的思路,得到总电流的变化情况,然后再到局部分析出电压和支路电流的变化情况。
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磁场、安培力 1、磁场 (1)不仅通电导线对磁体有作用力,磁体对通电导线也有作用力。 (2)磁场的方向:物理学规定,在磁场中的任一点,小磁针北极受力的方向,亦即小磁针静止时北极所指的方向,就是那一点磁场的方向。 2、磁感应强度 (1)定义:在匀强磁场中,垂直于磁场方向放置的通电直导线,所受的安培力F跟电流F强度I和导线长度L的乘积之比,叫做通电导线所在处的磁感应强度,即B?,磁感应强IL度B只是由磁场本身决定,与所放置的电流I和导线长度L均无关。 (2)单位:特斯拉,简称特,符号是T,。 (3方向: 把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向 3、几种常见的磁场 (1)磁感线:是形象地描述磁场而引入的有方向的曲线。在曲线上,每一点切线方向都在该点的磁场方向上,曲线的疏密反映磁场的强弱。 (2)磁感线的特点: a.磁感线是闭合的曲线,磁体的磁感线在磁体外部由N极到S极,内部由S极到N极。 b.任意两条磁感线不能相交。 (3)通电直导线磁场的磁感线 通电直导线磁场的磁感线的形状与分布如图所示,通电直导线磁场的磁感线是一组组以导线上各点为圆心的同心圆。 需要指出的是,通电直导线产生的磁场是不均匀的,越靠近导线,磁场越强,磁感线越密。电流的方向与磁感线方向的关系可以用安培定则来判断,如图所示。用右手握住直导线,伸直的大拇指与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。 (4)环形电流磁场的磁感线 环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线,在环形的中心轴上,由对称性可知,磁感线是与环形导线的平面垂直的一条直线。如图甲所示,环形电流方向与磁感线方
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