西北师大附中物理奥赛第二轮教案第十一章:恒定电流(2)

2019-03-16 11:56

率之比是多少?电阻之比是多少?

④电阻率 测量原理:

由电阻定律可得?=R,?叫做电阻率,各种材料的电阻率在数值上等于该材料制成的长度为1m、横截面积为1m2的导体的电阻.

电阻的测量方法:

电路图:电流表外接;滑线变阻器采用限流式接法.

导线横截面积的测量方法:用螺旋测微计测量,以毫米作单位,小数点后有三位有效数字.读数=主尺读数+标尺读数+估读数

单位:欧·米(Ω·m)

物理意义:电阻率ρ是一个反映材料导电性能的物理量,是导体材料本身的性质,与导体的形状、大小无关. 电阻率越小,导电性能越好.

注意:电阻R是一个反映导体本身属性的物理量,不但与导体的材料有关,还与导体的性状、大小有关.

各种材料都有自己的电阻率.各种金属中银的电阻率最小,其次是铜、金、铝;合金的电阻率大于组成它的任何一种纯金属的电阻率;绝缘体的电阻率非常大,一般约为108Ω·m—1018Ω·m,可见绝缘体的导电性能非常差.

电阻率与温度的关系:各种材料的电阻率都随温度的变化而变化. a.金属:金属的电阻率随温度的升高而增大,利用这一特性可制造金属温度计(例如:铂).

b.合金:有些合金如锰铜、康铜的电阻率几乎不受温度变化的影响,可用

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SL来制作标准电阻.

c.半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间,电阻率随温度的升高而减小,这种材料称为半导体.半导体有热敏特性、光敏特性,一般热传感器和光传感器都是由半导体材料制成.

d.超导现象:当温度降到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小为零,这种现象叫超导现象,能够发生超导现象的导体称为超导体.

4.电功、电功率、电热 ⑴电功

①定义:电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积.

②表达式:W=Uq=UIt(普遍适用)

单位:国际单位制中功的单位是焦耳(J).在实际生活和工农业生产中,电功的单位还有“度”,1度=1kW·h=3.6×106J.

③物理意义:电流做功的过程就是电能转化为其它形式的能的过程,电流做了多少功,就表明有多少电能转化为其它形式的能,即电功量度了电能转化为其它形式的能的多少.

⑵电功率

①定义:单位时间内电流所做的功.一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积.

②数学表达式:P=

W=UI(普遍适用) t单位:瓦特,符号W,常用单位还有千瓦(kW),1 kW=1000W. ③物理意义:表示电流做功的快慢.

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⑶焦耳定律(电热)

①内容:电流通过导体产生的热量Q(电热)跟电流I的平方、导体的电阻R和通电时间t成正比.

②数学表达式:Q=I2Rt 单位:焦耳,符号J.

③物理意义:电热量度了电能转化为内能的多少.

④电流热效应的产生原理:在金属导体中,除了自由电子,还有金属正离子.在电场力的作用下,做加速定向移动的自由电子要频繁地与离子发生碰撞,并把定向移动的动能传给离子,使离子的热运动加剧,于是通电导体的内能增加,温度升高,即电能通过电流做功转化为内能,这就是电流热效应的产生原理.

⑷热功率

①热功率:电流通过导体产生的热量和产生这些热量所用时间的比值. ②数学表达式:P?Q=I2Rt

t③物理意义:电热功率是描述电流做功产生电热快慢程度的物理量. ⑸电功和电热的区别和联系 区别:

电功是电能转化为其它形式能量的量度,即电功表示了电流通过导体时转化为其它各种形式能量的电能的总和.

电热表示电流通过导体时,消耗的电能中转化为内能的那一部分,即电热是电能转化为内能的量度.可见电功和电热是两个不同的物理量,不能混淆.

联系:

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电功与电热的数量关系是:W≥Q,即IUt≥I2Rt. ⑹用电器的额定功率和实际功率

额定功率:是指用电器在额定电压下正常工作时所消耗的功率.此时通过用电器的电流叫额定电流.

实际功率:用电器在实际使用时,所消耗的功率叫实际功率.若加在用电器上面的实际电压不等于额定电压,那么它所消耗的实际功率就不等于额定功率.

说明:

①在用电器上通常都表明它的额定电压和额定功率,如果加在用电器上的实际电压小于额定电压,则实际消耗的功率小于额定功率,此时用电器不能正常工作;如果加在用电器上的实际电压大于额定电压,则实际消耗的功率大于额定功率,此时用电器有可能被烧坏(也许短时间略大于额定功率工作). 为保护用电器,实际功率应小于或等于额定功率.

②根据灯泡的额定功率和额定电压求得的的电阻值是灯泡正常工作时的电阻,在非工作状态其值小于其正常工作时的电阻,如“220V,100W”的灯泡,正常工作时电阻为484Ω,而直接用多用电表测得电阻值约几十欧.

例4:有关额定值分别为“220 V、40 W”和“220 V、100 W”的两只白炽灯,下列说法中正确的是(假设灯的电阻不变) ( BC )

A.40 W的额定电流大,正常工作时电阻小 B.100 W的额定电流大,正常工作时电阻小 C.两灯串联后接入220V的电路中,40 W的灯亮 D.两灯串联后接入220V的电路中,100 W的灯亮

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例5:有四盏电灯,接入图11-1-3所示的电路中,L1、L2标的“220V,100W”字样,L1 L3、L4标的“220V,40W”字样,接通电路后,最暗的灯是 ( C )

A.L1 B.L2 C.L3 D.L4

例6:额定电压都是110 V,额定功率PA=100 W,PB=40 W的A、B两灯,接在220 V的电路中,使电灯均正常发光,能使电路消耗的电功率最小的电路是图11-1-4中的( C )

A C A

L2 L4 L3 图11-1-3

A B B A B B A B D

发散一:电灯的亮度由其消耗的实际功率决定.实际功率大的电灯最明亮,额定功率大的电灯不一定最明亮,只有都在额定电压下工作时,额定功率最大的电灯才最亮.

发散二:纯并联电路允许加的最大电压、最大电流和最大功率. 纯并联电路中,电路允许加的最大电压等于各用电器中额定电压最小的那一数值;电路允许通过的最大电流等于电路允许加的最大电压与总电阻之比;电路允许消耗的最大功率等于允许加的最大电压的二次方与总电阻的比值.

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