1．直流电路
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.知道直流电路的组成及形成持续电流的条件．
2．知道电源的作用，理解电动势的概念．(难点)
3．知道欧姆定律的表达式意义及各量的单位．(重点)
4．知道电阻对电路的调节作用．(重点、难点)
一、电源与电动势 欧姆定律
1．电流与电压
(1)直流电路的组成：由直流电源、开关、用电器等元件组成．
(2)电流的形成：自由电荷的定向移动形成电流．
(3)电路中获得持续电流的条件：
①电路两端有电压．
②电路必须是通路．
2．电源与电动势
(1)电源是使电路中电荷定向运动，形成电流的器件．
(2)电源的作用是把化学能、机械能或其他形式的能转化成电能．
(3)电动势
①电源的电动势代表电路中电源做功的能力．
②电源电动势的大小等于电源没有接入电路时两极间的电压，用符号E表示，单位是伏特．
3．欧姆定律
(1)在直流电路中电压U、电流I、电阻R之间的关系为I＝.
(2)在国际单位制中，电流的单位为安培，用符号A表示．电阻的单位为欧姆，用符号Ω表示．电压的单位为伏特，用符号V表示．
二、电阻
1．电阻是一种在电路中起阻碍电流流动作用的元件．
2．电阻对电流、电压的调节作用如图所示：甲中的滑动变阻器可以改变流过灯泡的电流，乙中的滑动变阻器可以调节灯泡两端的电压．
3．电阻能使电能转化为内能
(1)热量公式：Q＝I2Rt或Q＝t.
(2)热功率
定义：单位时间内产生的热量叫作电热功率．
公式：P＝＝I2R或者P＝.
电热功率的单位：瓦特，符号：W.
1．思考判断
(1)电荷定向移动的方向为电流的方向．( )
(2)电源是把其他形式的能转化为电能的装置．( )
(3)电源电动势的大小等于电源两端的电压．( )
(4)电热器的电阻越大，热功率一定越大．( )
(5)电流通过电风扇时，电能全部转化为机械能．( )
(6)给蓄电池充电时电能全部转化为内能．( )
[提示] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
2．关于电源和电动势，下列说法正确的是( )
A．电源电动势的单位为安培
B．从能量的观点来看，电源是把电能转化为其他形式能的装置
C．铅蓄电池的电动势为2 V，说明电源两极间电压为2 V
D．电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压
D [电源电动势的单位为伏特，故A错误；从能量的观点来看，电源是把其他形式的能转化为电能的装置，故B错误；铅蓄电池的电动势为2 V，不接入外电路，该铅蓄电池两极间的电压为2 V，故C错误；电源电动势为开路电压，即电源没有接入电路时两极间的电压，故D正确．]
3．如图所示，电压表示数为6.3 V，电流表示数为1.5 A，则电阻测量值R为( )
A．4.2 Ω B．4 Ω
C．4.4 Ω D．5 Ω
A [根据伏安法测电阻的原理，电流表测出了待测电阻的电流，电压表读出了待测电阻的电压，根据部分电路的欧姆定律公式R＝＝ Ω＝4.2 Ω，故A正确，B、C、D错误．]
4．通过电阻R的电流强度为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流强度为，则在时间t内产生的热量为( )
A． B．2Q
C．4Q D．
A [根据Q＝I2Rt得，电阻变为原来的2倍，电流强度变为原来的，时间不变，则产生的热量变为原来的，故A正确，B、C、D错误．]
对电动势的理解
1．电源的电动势
电动势是描述电源特性的物理量，是由电源本身决定的．不同类型的电源，电动势会不同．如：一节干电池的电动势是1.5 V，一节硫酸铅蓄电池的电动势是2 V．发电机的电动势由于发电机的不同而不同．电源的电动势在数值上等于电源不接用电器时电源两端的电压，用电压表可以直接测量电源的电动势．在接入电路中时，电源两端的电压小于电源电动势．电源电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，电动势越大电源给电路提供的电压越高，把其他形式的能转化为电能的本领越大．
2．电动势与电压
电动势是表征电源特征的物理量，反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，只由电源本身决定，与外部电路无关；电压表示一段电路(用电器等)把电能转化为其他形式的能的本领．虽然它们的单位都是伏特，但电动势与电压是两个完全不同的物理量．
【例1】 (多选)关于电源的作用，下列说法中正确的是( )
A．电源是能够提供持续电流的装置
B．电源是能够提供电压的装置
C．电源是把其他形式的能转化为电能的装置
D．所有电源都是把化学能转化为电能的装置
ABC [不同种类的电源是把不同形式的能转化为电能，例如干电池是把化学能转化为电能；硅光电池是把光能转化为电能；水力发电机是把机械能转化为电能等．所以只有D错．]
在干电池、蓄电池中，将化学能转化为电能；在发电机中，将机械能转化为电能，这是能量转化和守恒定律的又一体现．
1．(多选)关于电动势，下列说法正确的是( )
A．电源两极间的电压等于电源电动势
B．电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大
C．电源电动势的数值等于电源断路时两极间电压
D．电源电动势与外电路的组成无关
BCD [电路中的用电器是消耗电能，而电源的作用就是不断地把其他形式的能转化为电能供电路消耗，故B正确．电动势表征电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，由电源本身决定，与其他均无关，故D正确．电动势的大小等于电源断路时两极间电压，故A错误，C正确．]
电热及热功率的理解和计算
1．在电流和电阻相同时，热量与时间成正比；在电阻和时间相同时热量与电流的平方成正比；在电流和时间相同时热量与电阻成正比．如串联的两个用电器由于电流是相等的，在时间相等的情况下，谁的电阻大谁发热多；并联的两个电阻由于其两端电压相等，通电时间相同时，电阻大的产生的热量少．
2．纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡等．
纯电阻电路中的电热和电功：电能全部转化为内能，电功等于电热，即W＝Q，W＝UIt，Q＝I2Rt，Q＝t是通用的，同理P＝UI＝I2R＝也通用．
3．非纯电阻用电器：电流通过用电器以转化为内能以外的其他形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避免的热能损失．例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等．
非纯电阻电路的电功和电热：电路消耗的电能W＝UIt分为两部分，一大部分转化为其他形式的能；另一部分转化为内能Q＝I2Rt，此时有W＝UIt＝E其他＋Q，故UIt>I2Rt.此时电功只能用W＝UIt计算．当电动机卡住时，电功则完全用来发热，使电动机温度升高烧坏线圈．
【例2】 (多选)对计算任何用电器的电功率都适用的公式是
( )
A．P＝I2R B．P＝
C．P＝UI D．P＝
思路点拨：①定义式适用于所有情况．
②推论式往往是有条件的．
CD [公式P＝I2R计算热功率；非纯电阻电路中，电功率大于热功率，故A错误；非纯电阻电路中，欧姆定律不适用，故I≠，故公式P＝既不能求解热功率，也不能求解电功率，B错误；电功公式W＝UIt，电功率P＝＝UI适用于一切电路，C正确；公式P＝是功率的定义公式，适用于一切用电器，D正确．]
电功与电热的计算公式比较
纯电阻电路
非纯电阻电路
电功
W＝IUt＝I2Rt＝t
W＝IUt
电热
Q＝IUt＝I2Rt＝t
Q＝I2Rt
电功率
P＝IU＝I2R＝
P＝IU
热功率
P＝IU＝I2R＝
P＝I2R
2．有一台电风扇，标有“额定电压U、额定功率P”，电动机线圈的电阻为R，把它接入电压为U的电路中，经过时间t，电风扇线圈电阻产生的热量为Q，下列表达式正确的是( )
A．Q＝t B．Q＝Pt
C．Q＝Rt D．以上三种都正确
C [电风扇正常工作时产生的热量是由于内阻发热产生的，所以每分钟产生的热量为Q＝I2Rt；由于是非纯电阻电路，故I<，故Q≠t，故A错误；电风扇的功率为P，故消耗的电能为Q＝Pt，产生的热量小于Pt，故B错误；由于I＝，Q＝I2Rt，故Q＝2Rt，故C正确，D错误；故选C．]
1．(多选)下列关于电源及内、外电路的说法中，正确的有( )
A．在内、外电路中，正电荷受电场力的方向都是从正极指向负极
B．在内、外电路中，电流的方向都是从正极指向负极
C．在内、外电路中，电荷在电场力作用下做定向移动形成电流
D．电源本质上是一种能量转化装置
AD [电源的正极带正电、负极带负电，因此在内、外电路中，电场方向都是从正极指向负极，正电荷受电场力的方向也都是从正极指向负极，A选项正确．在外电路中，正电荷在电场力作用下从正极向负极定向移动，在内电路中，是非静电力克服电场力做功，将正电荷从负极搬运到正极，B、C选项错误．电源内部非静电力搬运电荷使两极间保持一定电势差，但本质上是非静电力做功将其他形式的能转化为电能，D选项正确．]
2．一个电热水壶的铭牌上所列的主要技术指标如下表所示．根据表中提供的数据，计算出此电热水壶在额定电压下工作时，通过电热水壶的电流约为
( )
额定功率900 W
额定频率50 Hz
额定电压220 V
容量1.2 L
A．6.4 A B．4.1 A
C．3.2 A D．2.1 A
B [由铭牌读出额定功率为P＝900 W，额定电压为U＝220 V；由P＝UI得，通过电热水壶的电流为I＝＝ A≈4.1 A，故选B．]
3．关于电功和电热，下列说法不正确的是( )
A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt
B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt
C．在非纯电阻电路中，计算电热可用公式Q＝I2Rt
D．在纯电阻电路中，计算电热可用公式Q＝UIt
B [W＝UIt是电功的计算公式，Q＝I2Rt是电热的计算公式．只有在纯电阻电路中，二者才是相等的．]
4．如图所示，A、B、C、D是滑动变阻器的四个接线柱，现把此变阻器串联接入电路中，并要求滑片P向接线柱D移动时，电路中的电阻减小，则接入电路的接线柱是( )
A．A和B B．A和C
C．B和C D．C和D
C [根据题意可知，为了在移动中电阻减小，应采用限流式接法，故应接入一上一下两个接线柱，而向D移动时电阻减小，则说明接入电路的是右半部分，故下端应接B端，而上端C、D效果是相同的，故可以是B、C和B、D，则只有C正确，A、B、D错误．故选C．]
课件39张PPT。第三章 电路与电能传输1.直流电路直流电源 开关 用电器 自由电荷 电压 通路 电流 电能 做功的能力 电压 E 伏特 安培 A 欧姆 Ω 伏特 V 阻碍 电流 电压 I2Rt I2R 热量 瓦特 W 对电动势的理解 电热及热功率的理解和计算 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(八) 直流电路
[基础达标练]
(15分钟 48分)
1．(6分)下列说法中正确的是( )
A．用导线把开关、电灯等用电器连接起来就组成一个完整的电路
B．电源是使电路中有持续电流的装置
C．干电池、蓄电池、发电机、电动机都是电源
D．手电筒照明时，电流方向是由电池的负极经灯泡到正极的
B [完整的电路必须有电源，故A错误，手电筒照明有电流时，在外电路中电流从电源正极流经灯泡到负极，故D错误，电动机是用电器，故C错误，B正确．]
2．(6分)关于电动势，下列说法正确的是( )
A．电动势数值上就等于电源正负极之间的电压
B．所有电源的电动势都是1.5 V
C．体积越大的电源，其电动势一定越大
D．不同电源的电动势一般不同
D [电动势在数值上等于电源没接入电路时正负极间的电压，则A错，不同的电源电动势一般不同，与体积无关，B、C错，D对．]
3．(6分)使用电池的时候，不允许用导线把电池两极直接连接起来，是因为
( )
A．这样连接电路不通
B．这样连接在导线中产生很大的电流，电池将被烧坏
C．这样连接电路中电流太小，用电器无法工作
D．这样连接有触电危害
B [因为电池本身的电阻很小，导线的电阻几乎为零，直接把电池两极连接起来电流很大，电池迅速放电，故B正确，A、C、D错误．]
4．(6分)下列用电器的工作原理是利用电流的热效应的是( )
A．电视机 B．电炉子
C．电磁炉 D．微波炉
B [电视机工作时主要把电能转化为光能与声能，不是利用电流的热效应工作的；电饭锅、电热毯、电熨斗、电炉子工作时都主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，则B正确；电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的，不是电流的热效应，则C错误；微波炉是利用电磁波来工作的，不是电流的热效应，则D错误．故选B．]
5．(6分)下面列出了不同品牌的电视机、电风扇、空调机和电冰箱铭牌上的主要项目，试判断正常工作时，其中功率最大的是( )
A B
C D
D [显然正常工作时电视机功率为85 W，电冰箱的功率为70 W，电风扇的功率为65 W，空调机的功率为P＝UI＝1 364 W，功率最大的是空调机．]
6．(6分)在直流电路中，两个电阻的阻值之比R1∶R2＝2∶1，通过的电流之比I1∶I2＝2∶1，则在相等时间内两个电阻产生的热量Q1∶Q2为( )
A．1∶1 B．2∶1
C．4∶1 D．8∶1
D [两个导体的电阻阻值之比是2∶1，通过的电流之比是2∶1，通电时间t相同，则产生的热量之比＝＝2×＝，故选D．]
7．(6分)下列关于电热的计算式中适用于所有电路的是( )
A．Q＝UIt B．Q＝I2Rt
C．Q＝Pt D．Q＝
B [焦耳通过大量实验总结出各种用电器发热时都满足Q＝I2Rt，故B正确．只有对纯电阻用电器I＝成立时才能推导出Q＝UIt＝，故A、D错误，Pt应为总功，也只有纯电阻电路才能有Q＝W＝Pt，非纯电阻电路中Q
8．(6分)一只“220 V 100 W”的白炽灯，在110 V的电压下工作时的实际功率为( )
A．100 W B．25 W
C．400 W D．40 W
B [白炽灯的电阻为R＝＝ Ω＝484 Ω
白炽灯在110 V的电压下的功率为
P′＝＝ W＝25 W．]
[能力提升练]
(25分钟 50分)
9．(8分)如图所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如洗衣机、电视机、微波炉、电脑等等．停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R，供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流I，则计算该幢居民楼的总功率可以用的公式是( )
A．P＝I2R B．P＝
C．P＝IU D．以上都不能用
C [该幢楼内用电器有纯电阻的用电器，也有非纯电阻的用电器，则该幢楼居民用电的总功率为P＝UI，由于欧姆定律不成立，P＝I2R，P＝不再成立，故A、B、D错误，C项正确．]
10．(8分)(多选)一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同的时间内( )
A．电炉放热和电动机放热相等
B．电炉两端电压大于电动机两端电压
C．电炉两端电压等于电动机两端电压
D．电动机消耗的功率大于电炉的功率
AD [由于电炉与电动机电阻相等，电流也相等，由Q＝I2Rt得，相同时间内放热相等，A正确；由于电动机消耗的电能有一部分要对外做功，所以电动机消耗的功率大于电炉的功率，由P机＝U机I，P炉＝U炉I知，U机I＞U炉I，所以电动机两端的电压大于电炉两端的电压，因此B、C错误，D正确．]
11．(8分)(多选)实验室中常用滑动变阻器来调节电流的大小，有时用一个不方便，需用两个阻值不同的滑动变阻器，一个作粗调(被调节的电流变化大)，一个作微调(被调节的电流变化小)．使用时连接方式可以是串联，也可以是并联，如图所示，则( )
A．串联时，阻值大的变阻器作粗调
B．串联时，阻值大的变阻器作微调
C．并联时，阻值大的变阻器作微调
D．并联时，阻值大的变阻器作粗调
AC [在串联时，总电阻等于各个电阻之和，阻值大的电阻起主要作用，调大电阻时变化大，应该作为粗调，小电阻作为微调；在并联时，总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和，所以并联后的阻值比小阻值还要小，小电阻起主要作用，调小阻值的电阻变化大，应该作为粗调，大阻值电阻作为微调．]
12．(8分)电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉丝串联的铜导线却不那么热，这是因为( )
A．通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少
B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以就不那么热
C．通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多
D．铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少
D [因为电炉丝和铜导线是串联关系，故通过电炉丝的电流与通过铜导线的电流大小相等，电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于：前者的电阻大，后者的电阻很小．根据电流通过电阻发热的公式Q＝I2Rt，在电流相同条件下，相同的时间内，电炉丝的发热量比铜导线上的发热量大得多．因此我们看到电炉通电后，电炉丝热得发红而与之相连的铜导线却不那么热．]
13．(10分)已知滑动变阻器的阻值在0～50 Ω之间，定值电阻为10 Ω，电压U＝12 V，当如图(a)所示连接时，R两端的电压范围为________，如图(b)所示连接时，R两端的电压范围为________．
图3-1-6
[解析] 根据I＝可知当如(a)图连接时，滑片移动到最右端时I＝ A＝0.2 A，R两端电压UR＝IR＝2 V，滑片移动到最左端时U′R＝12 V.
如(b)图连接时，滑片移动到最右端时R被短路两端电压为零，滑片移动到最左端时R两端电压为12 V.
[答案] 2～12 V 0～12 V
14．(10分)下表所示是一台洗衣机的说明书，请根据说明书解答下列问题：
(1)洗衣机正常工作时的电压为________V.
(2)洗衣机常温下正常洗涤2 h，消耗的电能是______________kW·h.
防触电保护类型Ⅰ类
额定洗涤容量 5 kg
额定电压 220 V
电源频率 50 Hz
洗涤功率 330 W
甩干功率 650 W
水加热功率 1 950 W
最大工作电流 10 A
自来水压力0.05≤p≤1 MPa
重量72 kg
出厂日期：
2018年5月20日
出厂编号：
20060520253
[解析] (1)由说明书可知洗衣机正常工作时的电压即额定电压是220 V.
(2)洗衣机正常洗涤时的功率P＝330 W＝0.33 kW，正常洗涤2 h消耗的电能W＝Pt＝0.33×2 kW·h＝0.66 kW·h.
[答案] (1)220 V (2)0.66
