物理人教版2019必修第三册第十一章 电路及其应用单元复习（共40张ppt）

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第十一章 电路及其应用
章节复习 电路及其应用
知识关联与整合
1、电源和电流
电源
搬运电荷，保持电压
形成电流
电流的微观表达式
若已知自由电荷体密度为n
电流定义
利用“柱体微元模型”求电流
利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时，注意以下基本思路：
设柱体微元的长度为L，横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷定向移动的速率为v，则：
(1)柱体微元中的总电荷量为Q＝nLSq.
(2)电荷通过横截面的时间L=vt
(3)电流的微观表达式I＝＝nqvS.
知识·方法·策略
区分以下几个速率：
·电子定向移动的平均速率---10-4m/s
·导体中建立电场的速率-----光速(3×108 m/s)
·电子做无规则热运动的平均速率---105m/s
“形成电流的速率”不是自由电子的定向移动速率，而是电场传播的速率.电场的传播速率是很大的，它等于光速（3×108m/s）
【例题1】如图所示，一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为( )
A. B.
C.ρnev D.
解析：　
由电流定义可知：I＝＝＝ nvS.由欧姆定律可得：U＝IR＝neSv·ρ ＝ρneLv，又E＝，故E＝ρnev，选项C正确.
知识·方法·策略
2、导体的电阻
斜率=电阻的倒数
伏安特性曲线(I-U图线)
线性元件和非线性元件
知识·方法·策略
欧姆定律及电阻定律
公式
区别 电阻的决定式 电阻的定义式
说明了导体的电阻由哪些因素决定，R由ρ、l、S共同决定 提供了一种测电阻的方法——伏安法，R与U、I均无关
只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液 适用于任何纯电阻导体
⑴电阻的决定式和定义式的比较
知识·方法·策略
欧姆定律及电阻定律
②对伏安特性曲线的理解
(1)图线a、e、d、f表示线性元件，
b、c表示非线性元件.
(2)在U-I中，斜率表示电阻的大小，斜率越大，电阻越大，Ra＞Re.
在I-U中，斜率表示电阻倒数的大小，斜率越大，电阻越小，Rd＜Rf.
(3)图线b的斜率变小，电阻变小;图线c的斜率变大，电阻变小.
知识·方法·策略
曲线上某点切线的斜率不是电阻或电阻的倒数.根据R＝,电阻为某点和原点连线的斜率或斜率的倒数.
【例题2】如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长为ab＝10 cm，bc＝5 cm，当将C与D接入电压恒为U的电路时，电流强度为2 A，若将A与B接入电压恒为U的电路中，则电流为（ ）
A.0.5 A B.1 A C.2 A D.4 A
解析：　
设金属薄片厚度为d′，根据电阻定律公式R＝，有RCD＝ ，RAB＝，故 ＝ ×＝；根据欧姆定律，电压相同时，电流与电阻成反比.故两次电流之比为4∶1，故第二次电流为0.5 A，故选A.
知识·方法·策略
【例题3】(多选)我国已经于2012年10月1日起禁止销售100 W及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白炽灯.假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图7所示.图象上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角，则( )
A.白炽灯的电阻随电压的增大而减小
B.在A点，白炽灯的电阻可表示为tan β
C.在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0
D.在A点，白炽灯的电阻可表示为
白炽灯的电阻随电压的增大而增大，选项A错误；在A点，白炽灯的电阻大小可表示为选项B错误，选项D正确；在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0，选项C正确.
CD
知识·方法·策略
3、实验：导体电阻率的测量
知识·方法·策略
实验原理
测量电阻丝的电阻R、直径d和电阻丝有效长度l
3、实验：导体电阻率的测量
游标卡尺 螺旋测微器
10分度 20分度 50分度
分度值（mm）
读数方法
是否需要估读
读数=主尺读数
+游标尺读数
读数=固定刻度读数
+可动刻度读数
不需要估读
需要估读1位
0.01
0.02
0.05
0.1
一、知识梳理
4、常用仪器的使用与读数
⑴游标卡尺和螺旋测微器的读数
知识·方法·策略
物体长度=游标“0”刻度之前的整毫米刻度+对齐格数×精确度
游标卡尺的读数应注意以下几点
一看：游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端
二看：精确度
三看：游标尺的哪条(第N条)刻度线与主尺上的刻度线对齐
易错成10 mm＋12×0.05 mm＝10.6 mm
正确的应为10.60 mm.
正确读数为14 mm＋10×0.05 mm＝14.50 mm.
读数＝固定刻度＋可动刻度×精度0.01mm
螺旋测微器的读数
注意单位和半刻度是否漏出
要估读，不要单位
读数：6.726mm
4、常用仪器的使用与读数
2.电压表、电流表和变阻箱的读数
【例题4】(1)如图12甲所示的电表使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表 A，图中表针示数为 A；当使用3 A量程时，对应刻度盘中每一小格代表 A，图中表针示数为 A.
0.02
0.44
0.1
2.20
(2)如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示 V，图中表针的示数为 V.若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示 V，图中表针示数 V.
0.1
1.70
0.5
8.5
内接法 外接法
电路图
误差原因 电流表分压U测＝Ux＋UA 电压表分流I测＝Ix＋IV
电阻测量值 测量值大于真实值
测量值小于真实值
适用条件 RA Rx RV Rx
适用于测量 大阻值电阻 小阻值电阻
5、关于电阻的测量
⑴电压表和电流表的内、外接法
①两种接法比较
R测＝ ＝Rx＋RA>Rx
R测＝ ＝ (“大内偏大，小外偏小”.
【例题8】用内阻为3 000 Ω的电压表和内阻为10 Ω的电流表测电阻，在图甲、乙两种情况下，电压表的示数都是60 V，电流表的示数都是0.2 A，则R1的测量值为 Ω，真实值是 Ω，R2的测量值为 Ω，真实值是 Ω.
300
290
300
333.3
5、关于电阻的测量
阻值比较法：：当Rx RA时，采用内接法，当Rx RV时，采用外接法，
可记忆为“大内小外”.
临界值计算法：
②两种电路的选择
相对误差：
5、关于电阻的测量
试触法：如图，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化。
若电压表的示数变化明显，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法.
若电流表的示数变化明显 ,说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法；
1．用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值。如图所示，分别将图(a)和(b)两种测量电路连接到电路中，按照图(a)时，电流表示数为4.50 mA，电压表示数为2.50 V；按照图(b)时，电流表示数为5.00 mA，电压表示数为2.40 V，比较这两次结果，下列说法正确的是(　　 )
A．电阻的真实值更接近556 Ω，且大于556 ΩB．电阻的真实值更接近556 Ω，且小于556 ΩC．电阻的真实值更接近480 Ω，且大于480 ΩD．电阻的真实值更接近480 Ω，且小于480 Ω
限流式
分压式
电压范围：
以下3种情况必须用分压式接法：
A.要求电压或电流从0开始变化时；（0起必分）
B.当滑动变阻器的总阻值远小于待测电阻阻值；（滑小必分）
C.采用限流接法时，无论怎样调节，不能保证电路安全；（烧表必分）
5、关于电阻的测量
①滑动变阻器两种
接法的对比
闭合S前触头位置
b端
a端
[例3]　有一个小灯泡上标有“4 V　2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线。现有下列器材供选用：A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)。B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)。C．电流表(0～3 A，内阻1 Ω)。D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)。E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)。F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)。G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干。
(1)实验时，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：
(2)实验中所用电压表应选____________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________。(用序号字母表示)(3)把图丙中所示的实验器材用实线连接成实物电路图。
[例3]　有一个小灯泡上标有“4 V　2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线。现有下列器材供选用：A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)。B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)。C．电流表(0～3 A，内阻1 Ω)。D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)。E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)。F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)。G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干。
A
D
E
Ig
Ig/2
Ig/2
RA
②误差分析
理想情况 本实验中并联接入R2后，不影响总电流大小
Ig
Ig/2
Ig/2
RA
R2=RA
实际情况 本实验中并联接入R2后，并联总电阻变小，总电流变大
>Ig
Ig/2
>Ig/2
R2RA越小，误差越小
(2)半偏法---串联电阻测电压表内阻
①原理：如图所示，闭合S，将电阻箱R2阻值调为零，调节滑动变阻器R1，使电压表达到满偏值U0；保持R1不变，调节R2，使电压表的示数为U0/2，记下此时电阻箱的示数R2，则有RV＝R2。
②误差分析：
理想情况 本实验中串联接入R2后，认为对回路影响比较小，即认为分压部分的电压保持不变，得出RV＝R2。
实际情况 串联接入R2之后，并联部分的电阻增大，分得的电压增大，R2两端的电压大于U0/2，因此R2>RV，测量值大于真实值。
改装为电压表 改装为大量程的电流表
原理 串联电阻分压 并联电阻分流
改装原理图
分压电阻或分流电阻 U＝Ig(Rg＋R) 故R＝________ IgRg＝(I－Ig)R
故R＝_______
改装后电表内阻 RV＝Rg＋R>Rg
6、电流表与电压表的改装
RA=－Rg
知识·方法·策略
6、电流表与电压表的改装
校正(1)电压表的校正电路如图1所示，电流表的校正电路如图2所示.
(2)校正的过程是：先将滑动变阻器的滑动触头移到最左端，然后闭合开关，移动滑动触头，使改装后的电压表(电流表)示数从零逐渐增大到量程值，每移动一次记下改装的电压表(电流表)和标准电压表(标准电流表)的示数，并计算满刻度时的百分误差，然后加以校正.
二、知识·方法·策略
【例题4】将一个电阻为60 Ω，满偏电流为500 μA的电流表表头改成如图所示的两个量程的电压表，量程分别为3 V和15 V，试求R1和R2的阻值．
3 V电压挡的分压电阻为R1，而15 V电压挡的分压电阻为(R1＋R2)，可以先求出R1和(R1＋R2)，的值，再求R2的值．
Ug＝IgRg＝500×10－6×60 V ＝3.0×10－2 V
R1＝ ( －1)Rg＝( －1 )×60 Ω＝5940 Ω.
R1＋R2＝(－1)Rg＝( －1)×60 Ω＝29940 Ω.
R2＝24000 Ω.
7、多用电表的使用
⑴多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程.
⑵外形如图所示：
⑶多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔( 表笔插入“＋”插孔， 表笔插入“－”插孔).
红
黑
【例题1】用已调零的多用电表测量直流电路中的电压和电流，旋钮分别置于10 mA挡测电流，2.5V挡测电压，50V挡测电压，指针位置如图所示，则每个挡位的精确度及测量值分别为多少？
　 　　　 精确度 测量值
10mA挡
2.5V挡
50V挡
0.05V
0.2mA
3.4mA
0.85V
1V
17.0V
是否估读
否
否
是
5、实验：练习使用多用电表
指针偏转过大或过小
选倍率
欧姆调零
测量
指针偏转
读数
测电阻
合适
机械调零
置OFF挡
测直流电压、电流
选量程
测量
指针偏转
合适
读数
指针偏转过小
测量电阻
测量电流
测量电压
电流从红表笔流入电表，从黑表笔流出----“红进黑出”
注意事项：
（2）应该选择适当倍率的欧姆挡，使测量时表针落在刻度盘的中间区域。
★若偏角偏大或偏小，需要重新选择倍率(大角偏大，小角偏小)。
★改变不同倍率的欧姆挡后，要重新欧姆调零。
（1）测量电阻之前应该先把两支表笔直接接触，调整“欧姆调零”旋钮，使指针指向“0 ”欧姆。（欧姆调零）
测量电阻
选择倍率
表笔短接
欧姆调零
祝同学们学习愉快