物理基礎要點:電流、電阻、電功

2021-01-15 高中物理知識

1.電流

（1）定義:電荷的定向移動形成電流.

（2）電流的方向:規定正電荷定向移動的方向為電流的方向. 在外電路中電流由高電勢點流向低電勢點，在電源的內部電流由低電勢點流向高電勢點（由負極流向正極）. 2.電流強度:

（1）定義:通過導體橫截面的電量跟通過這些電量所用時間的比值，I=q/t

（2）在國際單位制中電流的單位是安.1mA=10-3A，1μA=10-6A

（3）電流強度的定義式中，如果是正、負離子同時定向移動，q應為正負離子的電荷量和. 2.電阻--（1）定義:導體兩端的電壓與通過導體中的電流的比值叫導體的電阻. （2）定義式:R=U/I，單位:Ω （3）電阻是導體本身的屬性，跟導體兩端的電壓及通過電流無關. 3★★.電阻定律 （1）內容:在溫度不變時，導體的電阻R與它的長度L成正比，與它的橫截面積S成反比. （2）公式:R=ρL/S. （3）適用條件:①粗細均勻的導線;②濃度均勻的電解液. 4.電阻率:反映了材料對電流的阻礙作用. （1）有些材料的電阻率隨溫度升高而增大（如金屬）;有些材料的電阻率隨溫度升高而減小（如半導體和絕緣體）;有些材料的電阻率幾乎不受溫度影響（如錳銅和康銅）. （2）半導體:導電性能介於導體和絕緣體之間，而且電阻隨溫度的增加而減小，這種材料稱為半導體，半導體有熱敏特性，光敏特性，摻入微量雜質特性. （3）超導現象:當溫度降低到絕對零度附近時，某些材料的電阻率突然減小到零，這種現象叫超導現象，處於這種狀態的物體叫超導體. 5.電功和電熱 （1）電功和電功率: 電流做功的實質是電場力對電荷做功.電場力對電荷做功，電荷的電勢能減少，電勢能轉化為其他形式的能.因此電功W=qU=UIt，這是計算電功普遍適用的公式. 單位時間內電流做的功叫電功率，P=W/t=UI，這是計算電功率普遍適用的公式. （2）★焦耳定律:Q=I 2 Rt，式中Q表示電流通過導體產生的熱量，單位是J.焦耳定律無論是對純電阻電路還是對非純電阻電路都是適用的. （3）電功和電熱的關係 ①純電阻電路消耗的電能全部轉化為熱能，電功和電熱是相等的.所以有W=Q，

②非純電阻電路消耗的電能一部分轉化為熱能，另一部分轉化為其他形式的能.所以有W>Q，UIt>I 2 Rt，U>IR（歐姆定律不成立）

★ 6.串並聯電路電路 串聯電路(P、U與R成正比) 並聯電路(P、I與R成反比)

7.電動勢 --（1）物理意義:反映電源把其他形式能轉化為電能本領大小的物理量.例如一節乾電池的電動勢E=15V，物理意義是指:電路閉合後，電流通過電源，每通過1C的電荷，乾電池就把15J的化學能轉化為電能. （2）大小:等於電路中通過1C電荷量時電源所提供的電能的數值，等於電源沒有接入電路時兩極間的電壓，在閉合電路中等於內外電路上電勢降落之和E=U 外 +U 內 . ★★ 8.閉合電路歐姆定律 （1）內容:閉合電路的電流強度跟電源的電動勢成正比，跟閉合電路總電阻成反比. （2）表達式:I=E/（R+r） （3）總電流I和路端電壓U隨外電阻R的變化規律 當R增大時，I變小，又據U=E-Ir知，U變大.當R增大到∞時，I=0，U=E（斷路）. 當R減小，I變大，又據U=E-Ir知，U變小.當R減小到零，I=E r ，U=0（短路）.

9.路端電壓隨電流變化關係圖像 U 端 =E-Ir.上式的函數圖像是一條向下傾斜的直線.縱坐標軸上的截距等於電動勢的大小;橫坐標軸上的截距等於短路電流I短;圖線的斜率值等於電源內阻的大小. 10.閉合電路中的三個功率 （1）電源的總功率:就是電源提供的總功率，即電源將其他形式的能轉化為電能的功率，也叫電源消耗的功率 P 總 =EI. （2）電源輸出功率:整個外電路上消耗的電功率.

對於純電阻電路，電源的輸出功率.

，當R=r時，電源輸出功率最大，其最大輸出功率為

（3）電源內耗功率:內電路上消耗的電功率 P 內 =U 內 I=I 2 r （4）電源的效率:指電源的輸出功率與電源的功率之比，即 η=P 出 /P總 =IU /IE =U /E . 11.電阻的測量 原理是歐姆定律.因此只要用電壓表測出電阻兩端的電壓，用安培表測出通過電流，用R=U/ I 即可得到阻值. ①內、外接的判斷方法:若R x 大大大於R A ，採用內接法;R x 小小小於R V ，採用外接法;

②滑動變阻器的兩種接法:分壓法的優勢是電壓變化範圍大;限流接法的優勢在於電路連接簡便，附加功率損耗小.當兩種接法均能滿足實驗要求時，一般選限流接法.當負載R L 較小、變阻器總阻值較大時（RL的幾倍），一般用限流接法.

但以下三種情況必須採用分壓式接法: a.要使某部分電路的電壓或電流從零開始連接調節，只有分壓電路才能滿足.b.如果實驗所提供的電壓表、電流表量程或電阻元件允許最大電流較小，採用限流接法時，無論怎樣調節，電路中實際電流（壓）都會超過電錶量程或電阻元件允許的最大電流（壓），為了保護電錶或電阻元件免受損壞，必須要採用分壓接法電路. c.伏安法測電阻實驗中，若所用的變阻器阻值遠小於待測電阻阻值，採用限流接法時，即使變阻器觸頭從一端滑至另一端，待測電阻上的電流（壓）變化也很小，這不利於多次測量求平均值或用圖像法處理數據.為了在變阻器阻值遠小於待測電阻阻值的情況下能大範圍地調節待測電阻上的電流（壓），應選擇變阻器的分壓接法.

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