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简单的逻辑电路
第二章 恒定电流
1、电源的作用:提供持续的电压
2、形成电流的条件:
(1)存在自由电荷
(2)导体两端存在电压
3、恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流。
2.1 电源和电流
(2)电流有方向,但它是标量。
规定:导体内正电荷定向移动的方向为电流方向。
(1)定义式:I=q/t
4.电流:
(3)金属导体中电流的计算式:I=nqSv
n为单位体积内的自由电荷的个数,S为导线的横截面积,v为自由电荷的定向移动速率。
2.2 电动势
定义式:
W:非静电力做的功
q :电荷量
1、定义:非静电力把正电荷从负极移到正极
所做的功跟它的电荷量的比值。
2、物理意义:反映电源非静电力做功本领的大小。
(把其他形式的能转化为电能本领的大小)
一、电阻:
1、定义式:
(取决于导体本身, 与U、I无关)
2、决定式:
1M=106 
2.3 欧姆定律
二、欧姆定律:
1、公式:
2、适用范围:金属、电解液适用,气体、半导体不适用。
三、导体的伏安特性曲线( I-U图象)
图线斜率表示电阻的倒数
斜率k=tanα=
1
2
R12.4 串联电路
和并联电路
一、串联电路
0 1 2 3
电压分配:U1:U2:U3 =R1:R2:R3
R串=R1+R2+R3
R2
R1
R3
功率分配:P1:P2:P3 =R1:R2:R3
二、并联电路

1
2
3
U1=U2=U3=U
电流分配:I1:I2:I3=1/R1:1/R2:1/R3
I0
1/R并=1/R1+1/R2+1/R3
功率分配:P1:P2:P3 =1/R1:1/R2:1/R3
二、并联电路

1
2
3
I0
1/R并=1/R1+1/R2+1/R3
推论:
①n个阻值为R的电阻并联:
R并=R/n
②R1和R2并联:
R并=R1R2/R1+R2
③一支路电阻增大,R并增大
④R并小于任一支路电阻
(R串大于任一支路电阻)
三、电池的串并联
1、n个相同电池(E、r)串联:
En = nE rn = nr
2、n个相同电池(E、r)并联:
En = E rn =r/n
电压表和电流表的改装
1.小量程电流表G(表头)
工作原理:通电后,线圈在磁场力的作用
下带动指针偏转,指针的偏角θ与通过指针的电流强度I成正比。
由欧姆定律可知
三个主要参数:
内阻Rg
满偏电流 Ig
满偏电压Ug
电压表和电流表的改装
1.电流表G改装成电压表
Ig
R
Ug
Rg
UR
U
串联一个电阻(分压)
原理:
由串联电路的特点:
2.电流表G改装成电流表
原理:
并联一个电阻(分流)
由并联电路的特点:
Q=I2Rt
电功和电热:
1)纯电阻电路中:
W=UIt=I2Rt=Q
P电=UI= P热=Q/t=I2R
2)非纯电阻电路中:
W=UIt 大于I2Rt=Q;
P电=UI 大于P热=Q/t=I2R
P电=P热+P其它
2.5 焦耳定律
1、电阻定律:
内容:同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比;导体电阻与构成它的材料有关.
表达式:
2、电阻率:反映材料导电性能好坏的物理量。
单位:
2.6 导体的电阻
电阻率与温度的关系
金属:
T
合金:
电阻几乎不随温度变化
锰铜合金、镍铜合金
标准电阻
电阻温度计
超导体

一、闭合电路的欧姆定律:
电路的组成:
外电路:
内电路:
闭合电路:
在外电路,沿电流方向电势降低。
在内电路,沿电流方向电势升高。
2.7 闭合电路的欧姆定律
一、闭合电路的欧姆定律:
内容:闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比,跟整个电路的总电阻成反比。
E= IR+ Ir
= U外+ U内
1、表达式:
路端电压
2、变形式:
电源的电动势
等于内外电路
电势降落之和
3、适用条件:纯电阻电路
二、路端电压与电流的关系:
得:U外= E - Ir
U-I图象:
=- rI+E
由E= U外+ U内
E
0
纵截距:E
横截距:I短
斜率绝对值:r
(图线的陡峭程度)
=-r
关于电源的功率问题
闭合电路中的能量转化
电源提供电能
外电路消耗的能量
内电路消耗的电能
三、电源的输出功率与效率
1、推导:由E= U外+ U内
得:EI= U外I+ U内I
即:P总= P外+ P内
电源提供的电功率EI
电源的输出功率U外I
电源内部的
发热功率I2r
∴ P出= P总- P内
2、电源最大输出功率(纯电阻电路)
0
R
P
若PR1= PR2 ,则r2=R1R2
3、电源的效率:
电源的效率随外电阻的增大而增大
判断:电源的输出功率最大时,电源的效率最大。
(错,因为当R=r时,电源输出功率最大,此时电源效率只有50%)
2.8 多用电表的原理
例:如图电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10mA,电流表电阻Rg=7.5Ω,A、B为接线柱.
(1)用导线把A、B直接连起来,此时应把可变电阻R1调为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?
Rg
例:如图电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10 mA,电流表电阻Rg=7.5Ω,A、B为接线柱.
(2)调到满偏后保持R1的值(142Ω)不变,在A、B间接一个150Ω的电阻R2,电流表指针指着多少刻度的位置?
I =5mA=Ig/2
R2
Rg
r+Rg+R1=150Ω
中值电阻
r内=
R2=150Ω
150Ω
例:如图电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10 mA,电流表电阻Rg=7.5Ω,A、B为接线柱.
(3)如果把任意电阻R接在A、B间, R与电表读数I有什么关系?(R= ? )
R
每一个电流值都对应一个电阻值,将电流刻度换成电阻刻度,即将电流表改装成欧姆表,就可直接测电阻了。
I
(4)如果接在A、B间的电阻R取不同数值,电流表指针分别指着多少刻度的位置?( E=1.5V )
0

当R=r内=150Ω:
当R=2r内=300Ω:
I =Ig/3
当R=3r内=450Ω:
I =Ig/4
当R=4r内=600Ω:
I =Ig/5
欧姆表的表盘刻度有何特点?
电阻刻度不均匀,阻值越大,刻度线越密
r内=r+Rg+R1
当R=0Ω:
I =Ig/2
当R=∞(A、B间断开):
I =0
A
B
思考与讨论:能不能让它们共用一个表头制成一个多用电表?请完成最简单的多用电表的电路图
1
2
3
问:开关S调到1、2、3、4、5、6个位置时电表分别是什么电表?(在识别电阻档和电压档电路时,可以把虚线框中的电路当成一个电流表)
2.在测量电流和电压时两个位置中哪个位置量程比较大?
A
B
1
2
3
4
5
6
1、2为电流表
3、4为欧姆表,
5、6为电压表
电流:1大
电压:6大
问题:若测一个阻值为810Ω左右的电阻,
应该选择哪个欧姆档位?
810×1 Ω
8.1×100Ω
81×10Ω
指针指在刻度中央附近,误差较小。
偏角小
—示数跨度大
—不易读准
—示数过小
—大倍率放大误差
用欧姆表测量电阻的使用步骤:
1.机械调零:测量前,应先检查电表指针是否静止在电流的零刻线处(左端的“0”位置),如不指零,应用螺丝刀轻轻转动定位螺丝,使指针指零。
4.测量、读数: 接入电阻, 读数=示数×倍率
5.若测其它电阻:重复步骤2.3.4。
6. 不用时拔出表笔,选择开关置于OFF档或交流电的最高档。长期不用取出电池。
2.选档:选择开关选择合适档位。
3.欧姆调零:红(+)黑(-)表笔短接,电表指针指向电阻为零处(右端的“0”位置),如不指零 ,调节调零旋钮,使指针指零。
1.机械调零:
小结:
1.选档时,测大电阻选择高档位,测小电阻选择低档位。
尽可能使指针指到欧姆表盘的中央附近。
若偏角太小,示数过大—则所选倍率过低,应调高倍率。
若偏角太大,示数过小—则所选倍率过高,应调低倍率。
2.每换一次档位,要重新进行欧姆调零。
3.使用后,选择开关置于OFF档或交流电量程的最高档。
用多用电表欧姆挡测电阻,有许多注意事项,下列说法中哪些是错误的 ( )
A.测量前必须调定位螺丝,待指针指零,而且每测一次电阻都要重新调零 B.每次换挡后必须重新进行欧姆调零
C.待测电阻如果是连接在某电路中,应把它先与其他元件断开再进行测量
D.两个表笔要与待测电阻接触良好才能测得较准确,为此,应当用两个手分别将两个表笔与电阻两端紧紧捏在一起
E.使用完毕应当拔出表笔,并把选择开关旋到OFF档或交流电压最高挡
A D
2.调整欧姆零点后,用“×10”挡测量一个电阻的阻值,发现表针偏转角度极小,那么正确的判断和做法是( )
A.这个示数值很小
B.这个示数值很大
C.为了把电阻值测得更准确些,应换用“×1”挡,重新调整欧姆零点后测量
D.为了把电阻值测得更准确些,应换用“×100”挡,重新调整欧姆零点后测量
BD
3.下图所示是一个欧姆表的外部构造示意图,其正、负插孔内分别插有红、黑表笔,则虚线内的电路图应是图中的( )
A
某一电动机,当电压U1=10V时带不动负载,因此不转动,这时电流为I1=2A.当电压为U2=36V时能带动负载正常运转,这时电流为I2=1A.求这时电动机的机械功率是多大?
P机械=31W
已知如图,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω,则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。
1:2:6
图为分压器接法电路图,电源电动势为E,内阻不计,变阻器总电阻为r.闭合电键S后,负载电阻R两端的电压U随变阻器本身a、b两点间的阻值Rx变化的图线应最接近于右图中的哪条实线( )
A.① B.②
C.③ D.④
C
已知如图,电源内阻不计.为使电容器的带电量增大,可采取以下那些方法( )
A.增大R1 B.增大R2
C.增大R3 D.减小R1
BD
如图所示,电容器C1=6μF,C2=3μF,电阻R1=6Ω,
R2=3Ω,当电键K断开时,A、B两点间的电压UAB=?当K闭合时,电容器C1的电量改变了多少(设电压U=18V)?
C1带电量减少了3.6×10-5C
UAB=18V
如图是一种悬球式加速度仪.它可以用来测定沿水平轨道做匀加速直线运动的列车的加速度.m是一个金属球,它系在细金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为l的电阻丝,其阻值为R.金属丝与电阻丝接触良好,摩擦不计.电阻丝的中点C焊接一根导线.从O点也引出一根导线,两线之间接入一个电压表V(金属丝和导线电阻不计).图中虚线OC与AB相垂直,且OC=h,
电阻丝AB接在电压恒为U的直流稳压电源上.
整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方
向.列车静止时金属丝呈竖直状态.当列车加
速或减速前进时,金属线将偏离竖直方向θ,
从电压表的读数变化可以测出加速度的大小.
(1)当列车向右做匀加速直线运动时,试写出加速度a与θ角的关系及加速度a与电压表读数U′的对应关系.
(2)这个装置能测得的最大加速度是多少?