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在上章学习了场强、电势、电势差(电压)、静电力做功的基础上，本章分析和研究直流电路的基本规律．在学习中要重点掌握七个概念、四个定律、两个电路、四个实验．
七个概念：电动势、电流、电阻、电功、电功率、电热、热功率．
四个定律：欧姆定律、电阻定律、焦耳定律、闭合电路欧姆定律．
两个电路：串联电路和并联电路．
四个实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线、测量金属丝的电阻率、练习使用多用电表、测量电池的电动势和内阻．
1．用类比法理解抽象概念
在电流的形成和电动势的学习中，要用类比法进行理解．
2．用能量守恒定律分析问题
能量守恒定律是物理学的重要定律，在电功、电热、功率的学习中充分体会能量守恒定律的作用和地位．
3．用程序法分析动态电路
在处理闭合电路的动态分析问题时要抓住电路变化的主线，首先找到引起整个电路变化的根源，先从总体分析电路的电阻、电流变化，然后依次分析由于这种变化造成的各个支路上的变化．
4．电学实验以课本为依据进行拓展
在探究实验中应掌握各种仪器的原理、使用方法、注意事项才能以不变应万变．
第一节 探究决定导线电阻的因素
1．人们在干燥的冬天脱衣服时，有时会看到火花四溅，并伴有“噼啪”声，这是因为( )
A．衣服由于摩擦而产生了静电
B．人体本身是带电体
C．空气带电，在衣服上放电所致
D．以上说法均不正确
【答案】A
2．(2019·益阳期末)如图所示，导体在电场中处于静电平衡状态，下列说法正确的是( )
A．内部电荷量一定为零
B．内部各点的场强一定为零
C．内部各点的电势一定为零
D．导体上带正电部分的电势一定高于带负电部分的电势
【解析】处于静电平衡状态的导体内部的电荷量不一定为0，A错误；导体在电场中，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，因此在导体内部出现感应电荷的电场，正好与外部的电场叠加，内部电场强度处处为零，B正确；处于静电平衡的导体，是等势体，但电势不一定为0，与零电势点的选取有关，C、D错误．
一、电阻定律的实验探究
1．实验方法
(1)测金属丝直径：取一段紧密缠绕的电炉丝，用刻度尺测出它的宽度，除以圈数，计算出电炉丝的______．
(2)测金属丝的长度l：把电炉丝拉直，用刻度尺量出其长度l．
直径
(3)测金属丝的电阻：按图所示连接电路，闭合开关，测出电炉丝两端的电压和通过的电流，根据欧姆定律算出电炉丝的电阻，移动滑动变阻器的触头，多测几组数据，求出电阻R的______值．
平均
2．实验探究(控制变量)
(1)在材料相同、粗细相同的情况下，导体的电阻与导体的长度成______．
(2)在材料相同、长度相同的情况下，导体的电阻与导体的横截面积成__________．
(3)对于同种导体，材料电阻率相同，对不同种导体，材料电阻率不同，说明导体的电阻与__________．
正比
反比
材料有关
二、电阻定律
1．内容：均匀导体的电阻R跟它的长度l成______，跟它的横截面积S成______．
2．公式：__________．
3．适用条件：温度一定，粗细均匀的__________或浓度均匀的____________．
正比
反比
金属导体
电解质溶液
三、电阻率
1．物理意义：电阻率ρ是反映导体材料导电性能的物理量，是导体材料本身的______，与导体的形状、大小______，它的单位是________，国际符号是______．
2．计算公式：ρ＝________．
属性
无关
欧姆·米
Ω·m
3．电阻率与温度的关系：各种材料的电阻率都随温度而变化，金属的电阻率随温度升高而______(可用于制造电阻温度计)；半导体和绝缘体的电阻率随温度的升高而______(半导体的电阻率随温度变化较大，常用于制作热敏电阻)；有些合金如锰铜、康铜的电阻率几乎不受__________的影响(可用来制作标准电阻)．
4．超导现象：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率_______________的现象．
增大
减小
温度变化
突然减小到零
有时家中的白炽灯的灯丝断了，恰好又没有新的可换，轻轻摇晃灯泡，断了的灯丝有时还会搭上，当把灯泡重新接入电路时，会发现灯泡比原来更亮了，为什么呢？
【答案】灯泡搭接起来后，长度变短，电阻变小，功率变大，所以变亮了．
电阻定律
【特别提醒】 电流表测量流过导线的电流，故应串联在电路中，电压表测量导线两端的电压，因此应与待测导线并联．但由于待测导线电阻值不是很大，为减小测量误差，应采用电流表外接法，如果电流表内接，由于其阻值与待测电阻很接近，这样测出的电阻应为电流表内阻与导线电阻之和，将产生较大的误差．
【特别提醒】 (1)导体对电流的阻碍作用，是由于自由电荷在导体中做定向移动时，跟导体中的金属正离子或原子相碰撞发生的．
(2)电流流经导体时，导体两端出现电压降，同时将电能转化为内能．
3．应用实例——滑动变阻器
(1)原理：利用改变连入电路的电阻丝的长度改变电阻．
(2)构造：如图所示，A、B是绕在绝缘筒上的电阻丝的两个端点，电阻丝间相互绝缘，C、D是金属杆的两个端点，电阻上能够与滑片P接触的地方，绝缘漆已被刮去，使滑片P能够把金属杆与电阻丝连接起来．
(3)在电路中的使用方法结构简图如图所示，要使滑动变阻器起限流作用，正确的连接是接A与D(C)及B与C(D)，即“一上一下”；要使滑动变阻器起分压作用，要将AB全部接入电路，另外再选择A与C(D)及B与C(D)与负载相连，当滑片P移动时，负载将与AP间或BP间的不同长度的电阻丝并联，从而得到不同的电压．
例1 某同学想要了解导线在质量相同时，电阻与横截面积的关系，选取了材料相同、质量相等的5卷导线，进行了如下实验：
(1)该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：
电阻R/Ω 121.0 50.0 23.9 10.0 3.1
导线直径d/mm 0.801 0.999 1.201 1.494 1.998
导线横截面积S/mm2 0.504 0.784 1.133 1.753 3.135
请你根据以上数据判断，该种导线的电阻R与横截面积S是否满足反比关系？(若满足反比关系，请说明理由；若不满足，请写出R与S应满足的关系)
(2)若导线的电阻率ρ＝5.1×10－7 Ω·m，则表中阻值为3.1 Ω的导线长度l＝________m(结果保留两位有效数字)．
解析：该题是电阻定律的一个变形考查．电阻定律是研究电阻和导线长度、横截面积之间的关系，采用的方法是控制变量法．该题虽然是考查同质量的导线的电阻和横截面积的关系，仍然可以采用控制变量法进行求解．
答案：(1)不满足 R与S2成反比(或RS2＝常量)
(2)19
?题后反思
电阻的测量是最常见的考查形式．最近几年在电阻测量问题上产生了很多变形．我们首先要了解常规测量的原理，然后根据题意找出变形问题的原理，所有的物理实验必须先确定其实验原理才能解决问题．
【解析】根据第一问提供的数据，再根据百分误差的表达式，测量值为800 Ω，而这个测量值应该是电压表内阻和待测电阻的并联值，可得待测电阻的实际阻值为1 000 Ω，代入百分误差公式可得百分误差为20%.当电流表内接时，测量值为待测电阻和电流表的串联值，为1 050 Ω，可得此种情况下的百分误差为5%．
【答案】(1)20% (2)5%
电阻率
二、电阻率与电阻的区别
物理量 电阻率ρ 电阻R
物理
意义 电阻率是反映材料导电性能的物理量 电阻是反映导体对电流的阻碍作用的物理量
决定
因素 由导体的材料和温度决定，它与导体的长度和导体的横截面积无关，电阻率是“材料”的电阻率 由导体的材料、长度、横截面积共同来决定，一般地说，不同的导体有不同的电阻，电阻是“导体”的电阻
单位 欧·米(Ω·m) 欧(Ω)
【特别提醒】 金属材料的电阻率随温度的升高而增大，随温度的降低而减小，在温度变化不大时，电阻率与温度是线性关系；绝缘体和半导体的电阻率一般随温度的升高而减小，并且不是线性关系．
例2 下列关于电阻和电阻率的说法中正确的有( )
A．导体对电流的阻碍作用叫作导体的电阻．因此，只有导体有电流通过时，才具有电阻
B．由R＝可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流反比
C．将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一
D．某些金属、合金和化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零，这种现象叫作超导现象，发生超导现象时，温度不是热力学温度的绝对零度
答案：D
?题后反思
材料的电阻率与材料本身及温度有关，是反映材料导电性能的物理量，但电阻率大电阻不一定大．导体的电阻由其材料、温度及几何形状共同决定，二者不要相混．
【答案】C
一、螺旋测微器(千分尺)的使用
1．构造：如图所示，小砧A和固定刻度G固定在框架F上，旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在G上．
测定金属丝的电阻率
2．原理：利用螺旋转动将微小的直线位移转化为角度变化(角位移)，并在较大的圆周上对其进行显示．设螺纹的螺距为0.5 mm，即测微螺杆(可动小砧)在旋钮转动一周时前进或后退0.5 mm，将可动刻度分为50分格，则每转动两周就转过100分格，可动小砧变化正好是1 mm，所以它测长度可以精确到0.01 mm．
3．读数方法
读数公式：d＝固定刻度上的整毫米或半毫米数＋可动刻度上与0刻度线对齐的格数×精确度(0.01 mm)．
4．注意事项
(1)读数时注意固定刻度上的半毫米刻度线是否露出．
(2)可动刻度上读数时要估读一位．
(3)最后读数以mm为单位，小数点后应有三位数．
二、测定金属丝的电阻率
1．实验目的
(1)掌握电流表、电压表的使用原则和读数方法，以及滑动变阻器的使用方法．
(2)学会正确地使用螺旋测微器，掌握螺旋测微器的读数规则．
(3)掌握用伏安法测电阻的方法．
(4)掌握测定金属丝的电阻率的方法．
3．注意事项
(1)用螺旋测微器测金属导线的直径应在三个不同位置各测一次，求其平均值．
(2)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，应至少测量3次，求其平均值．
(3)本实验中被测金属导线电阻较小，因此采用电流表外接法．
(4)滑动变阻器采用限流式接法还是分压式接法，可根据实验要求或提供的器材规格进行选择．
例3 在“测定金属丝的电阻率”实验中，某同学进行了如下测量：
(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，测量3次，求出其平均值L.其中一次测量结果如图甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻度线对齐，图中读数为________cm.用螺旋测微器测量金属丝直径，选不同的位置测量3次，求出其平均值d.其中一次测量结果如图乙所示，图中读数为________mm．
甲 乙
(2)采用如图所示的电路测量金属丝的电阻．电阻的测量值比真实值________(选填“偏大”或“偏小”)．最后由公式ρ＝________计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)．
(3)请你根据以上的电路图在图中进行实验连线．电流表选0～0.6 A量程，电压表选0～3 V量程．
解析：本题考查利用滑动变阻器的限流式接法测定金属丝的电阻率，同时考查测量长度的基本仪器．读取金属丝的长度和金属丝的直径时应注意测量工具的精度，对于毫米刻度应读到0.1 mm．
(3)连线如图所示．
答案：见解析
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第二节 对电阻的进一步研究
9
2．关于电阻率，下列说法不正确的是( )
A．电阻率是描述材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好
B．各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率一般随温度升高而增大
C．所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为零
D．某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常用它们制作标准电阻
【答案】A
伏安特性曲线
线性元件
3．非线性元件：IU图线不是直线，即电流与电压不成正比的电学元件称为非线性元件．如：二极管、气态导体．对非线性元件，欧姆定律不成立．
【特别提醒】 二极管具有单向导电性，如图所示．当P端加正电压时，二极管电阻很小，处于导通状态．而当N端加正电压时，二极管电阻很大，处于截止状态．
二、 串联电路
1．电阻的串联
把电阻依次首尾相接，就组成串联电路，如图所示．
2．串联电路的特点
(1)各处的电流相等，即I＝I1＝I2＝…＝In．
(2)电路两端的电压等于各电阻两端电压之和，即U＝U1＋U2＋…＋Un．
三、并联电路
1．电阻的并联
把几个电阻并列地连接起来，就组成了并联电路，如图所示．
2．并联电路的特点
(1)并联电路中各支路的电压相等，即
U＝U1＝U2＝…＝Un．
(2)并联电路的总电流等于各支路电流之和，即
I＝I1＋I2＋…＋In．
鸟儿可以自由自在地栖息在高压电线上而不会遭电击，这是为什么？一些被食蛇鸟捕获的蛇从高空掉下来，刚好落到两条高压线上，蛇会触电死亡，而且还容易引发线路故障，这又是怎么回事？
【答案】原因是鸟儿栖息在高压线的一根电线上，没有构成回路，也就无电流从它们的身体流过，所以不会触电．被食蛇鸟捕获的蛇从高空掉下来，刚好落到两条高压线上时，蛇身与两条高压线就构成了电流的通路，有电流从蛇的身体流过，因此蛇会触电死亡．有时可能形成短路或部分短路，由于电压很高，电路中有极强的电流通过，将保险丝烧断，引发线路故障．
1．符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线如图甲所示．
2．二极管的伏安特性曲线如图乙所示．
伏安特性曲线
甲 乙
例1 白炽灯接在220 V电源上能正常发光，将其接在一可调电压的电源上，使电压从0逐渐增大到220 V，则下列说法正确的是( )
A．电流将逐渐变大
B．电流将逐渐变小
C．每增加1 V电压而引起的电流变化量是相同的
D．每增加1 V电压而引起的电流变化量是减小的
答案：AD
?题后反思
普通白炽灯的灯丝的伏安特性曲线并不是直线，因电压的增高，电流增大，温度升高，电阻率增大，电阻增大，曲线斜率减小．解答此类问题必须紧紧抓住“斜率”这一焦点．
【答案】AB
电阻的测量
2．电路选择
伏安法测电阻时两种接法的选择方法
为减小伏安法测电阻的系统误差，应对电流表外接法和内接法做出选择，其方法是：
(1)阻值比较法：先将待测电阻的粗略值和电压表、电流表的内阻进行比较，若Rx?RV，宜采用电流表外接法；若Rx?RA，宜采用电流表内接法．
(4)两种方法的对比．
甲 乙
3.电学实验中电路器材的选择
(1)基本原则
安全——不损坏实验仪器．
精确——尽可能减小实验误差．
方便——在保证实验正常进行的前提下，选用的电路和器材便于操作，读得的数据便于处理．
a．题目所提供的实验仪器最大允许电流、电压不够．
b．变阻器电阻远小于被测电阻或远小于电路中串联的其他电阻的阻值．
在变阻器电阻远小于被测电阻时，若采用限流式接法，即使变阻器从一端滑至另一端，电路中电流变化仍极小，因此此时应用分压式接法．
c．要求回路中某部分电路的电压从零开始可连续变化，应采用分压式接法．
例2 用下列器材组成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路．
(1)请将实物图连线成为实验电路．
微安表μA(量程200 μA，内阻约200 Ω)；
电压表V(量程3 V，内阻约10 kΩ)；
电阻R0(阻值约20 kΩ)；
滑动变阻器R(最大阻值50 Ω，额定电流1 A)；
电池组E(电动势3 V，内阻不计)；
开关S及导线若干．
(2)小灯泡的伏安特性曲线如图所示(只画出了AB段)，由图可知，当灯泡电压由3 V变为6 V时，其灯丝电阻改变了________Ω．
解析：(1)仪器接法的选择问题，待测电阻比微安表内阻大得多，比电压表内阻还要大，需要用微安表的内接法．滑动变阻器的阻值比待测电阻小得多，需要用分压式接法才能更好地调节待测电阻上的电压．电路图如下所示．
答案：(1)见上图 (2)5
?题后反思
测定电器元件的伏安特性曲线的常见方法：①需要测量待测电器元件的电压和电流；②要考虑电流表是内接还是外接，一般情况下是外接，因为所测的小灯泡的电阻一般较小；③要考虑滑动变阻器的接法；④在进行数据处理时，图线一般不是直线，要用平滑的曲线把各个点连接起来．
2．如图甲所示为某同学探究额定电压为2.5 V的小灯泡的IU图线实验电路图．
(1)根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实验电路连接成完整实验电路．
(2)开关S闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于________(选填“A端”“B端”或“AB正中间”)．
(3)已知小灯泡灯丝在27 ℃时电阻值约为1.5 Ω，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比(热力学温度T与摄氏温度t的关系为T＝273＋t)．根据图丙中画出的小电泡IU特性曲线，估算该灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为________℃.(保留两位有效数字)
【解析】(1)如图所示．
(2)对于分压电路，开关S闭合前，应该将滑动变阻器的滑片置于最左端(A端)，使待测电路上电压为零．
【答案】(1)见上图 (2)A端 (3)1.6×103
一、关于电阻的几个常用推论
1．串联
(1)n个相同的电阻R串联后的总电阻R总＝nR．
(2)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路电阻．
(3)串联电路的每个电阻都分担了一部分电压，串联电路的这种作用叫作分压作用，起分压作用的电阻叫作分压电阻．
串、并联电路规律的应用
(4)多个电阻并联时，其中任一个电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小．
(5)在电路中并联一个电阻R，电流就多了一条通路，可以分去干路中的一部分电流，并联电阻的这种作用叫作分流作用，起分流作用的电阻叫作分流电阻．
(6)若并联电路中各支路电阻之和为定值，当支路电阻相等时，并联总电阻为最大值．
二、电路的简化
1．原则
(1)无电流的支路除去；
(2)电势相等的各点合并；
(3)理想导线可任意长；
(4)理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路；
(5)电压稳定时电容器可认为断路．
2．方法
(1)电流分支法：先将各结点用字母标上，判定各支路元件的电流方向(若无电流可假设在总电路两端加上电压后判定)，按电流流向，自左到右将各元件结点、分支逐一画出，加工整理即可．
(2)等势点排列法：标出节点字母，判断出各节点电势的高低(电路无电压时可先假设加上电压)，将各节点按电势高低自左向右排列，再将各节点间的支路画出，然后加工整理即可．
例3 如图所示，R1＝R2＝R3＝R4＝10 Ω，电压U＝10 V，求各表的示数．(各表均为理想电表)
解析：先把电压表看成断路，则电阻R4中无电流通过，这条支路可以去掉．把电流表看成一条导线，则R1、R2被短路，然后再把电流表和电压表放回电路中去，简化后的电路图如图所示，由电路知识和欧姆定律知电流表示数为1 A，电压表示数为10 V．
答案：10 V 1 A
例4 图甲为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的IU关系曲线图．
(1)为了通过测量得到图甲所示IU关系的完整曲线，在图乙、丙所示两个电路图中应选择的是图________；简要说明理由：_______________．
(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)
(2)在图丁所示的电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω.由热敏电阻的IU关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________Ω．
答案：(1)乙 图乙中加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压 (2)5 117.6
3．如图所示，电路中的R1和R2相等，在滑动变阻器的滑片P自左至右滑动的过程中，A、B间的总电阻将( )
A．逐渐增大
B．先增大，后减小
C．逐渐减小
D．先减小，后增大
【答案】B
(共61张PPT)
第三节 研究闭合电路
1．某同学做三种导电元件的导电性能实验，他根据所测量数据分别绘制了三种元件的IU图线，如图所示，则下述判断正确的是( )
A．只有(b)图正确
B．(a)、(c)图的曲线肯定是偶然误差太大
C．(a)、(c)不遵从欧姆定律，肯定是不可能的
D．(a)、(b)、(c)三个图都可能正确，并不一定有较大误差
【答案】D
2．(多选)如图所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知正确的是( )
A．导体的电阻是25 Ω
B．导体的电阻是0.04 Ω
C．当导体两端的电压是10 V时，通过导体的电流是0.5 A
D．当通过导体的电流是0.1 A时，导体两端的电压是2.5 V
【答案】AD
3．(2019·醴陵期末)如图所示，当ab端接入100 V电压时，cd两端电压为20 V；当cd两端接入100 V时，ab两端电压为50 V，则R1∶R2∶R3等于( )
A．4∶1∶2
B．2∶1∶1
C．3∶2∶1
D．4∶2∶1
【答案】D
其他形式的
电能
负
正
电荷量q
伏特
自身
内阻
二、闭合电路的欧姆定律
1．内、外电路
(1)概念：内电路是电源内部电路，外电路是电源外部电路．
(2)特点：外电路中电流由电源______流向______，沿电流方向电势______，内电路中电流由电源______流向______，沿电流方向电势______．
2．闭合电路的能量转化
非静电力做功等于内、外电路电能转化为其他形式能的总和，即EIt＝__________．
正极
负极
降低
负极
正极
升高
UIt＋I2rt
3．闭合电路的欧姆定律
(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成______，跟内、外电路的电阻之和成______．
(2)公式：I＝__________ ①
或E＝________ ②
或E＝______＋______ ③
(3)适用条件：①、②适于外电路为____________电路，③适于一切电路．
正比
反比
I(R＋r)
U
Ir
纯电阻
三、路端电压与负载的关系
1．路端电压与电流的关系：U＝________，物理意义表示路端电压随__________的变化关系．
2．UI图线如图所示，图线能反映的信息有：
坐标原点为(0,0)时，
(1)横轴上截距表示__________．
(2)纵轴上截距表示________．
(3)斜率的绝对值表示______．
E－Ir
干路电流
短路电流
电动势
内阻
3．路端电压与外电阻R的关系
(1)当外电阻R增大时，电流I减小，内电压Ir减小，路端电压______．
(2)当外电阻R减小时，电流I增大，内电压Ir增大，路端电压______．
(3)两个特例：
外电路断开时，R→∞，I＝______，U＝______，据此特点可测电源电动势．
外电路短路时，R＝0，I＝______，U＝______，据此特点可以理解不允许将电源两端用导线直接连接的原因．
增大
减小
0
E
0
四、测量电源的电动势和内阻
1．实验原理
(1)用电压表、电流表加上一个可变电阻，测定电动势时的电路图如图所示．
其计算式为E＝________．
U＋Ir
IR＋Ir
2．数据处理方法
(1)代数法：运用解方程组求解E和r，为了减小实验的偶然误差，利用U和I值多求几组E和r的值，算出它们的________．
(2)图象法：对于E、r一定的电源，路端电压U与通过干路的电流I所成的图线应该是一条直线，这条直线与纵轴的交点表示_____________，与横轴的交点表示__________，图线的斜率的绝对值表示__________．
平均值
电源电动势
短路电流
电源内阻
当外电路电阻增加时，外电路消耗的电功率怎么变化？
【答案】当外电路电阻小于内阻时，增大外电阻，外电路的功率增大，当外电路电阻大于内阻时，增大外电阻，外电路的功率减小．
一、电源的作用
电源在电路中的作用与抽水机在水路中的作用有相似之处．
1．如图，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B．A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流．但若在水池A、B间连一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，保持A、B之间的高度差，在水管中就有源源不断的水流了．
对电动势概念的理解
电源在电路中的作用就是不断地将流到负极的正电荷搬送到正极，从而保持正负极间有一定的电势差，电路中便有持续的电流．
2．从能量转化的角度来看，当水由A池流入B池时，由于重力做功，水的重力势能减少转化为其他形式的能．如图当抽水机将B中的水抽到A中的过程中，要克服水的重力做功，将其他形式的能转化为水的势能．
同理在电源内部如上图，由于存在由正极指向负极的电场，把正电荷由负极搬运到正极的过程中，就要有非静电力作用于电荷来克服电场力做功，使电荷的电势能增加，即从能量转化来看，电源是把其他形式的能转化为电能的装置．
二、对电动势的理解
1．从能量转化的角度来看，非静电力移动电荷做功的过程，就是把其他形式的能转化为电能的过程．在不同的电源中，非静电力不同，其做功本领也不同，即把相同数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，非静电力做功多少不同，转化成电能的多少就不同，物理学中用电动势来描述电源的这种特性．
2．电势差与电动势的比较
3.内外电路电势的升降
在理解课本图的基础上，我们还可以把电源看成等效的两部分，即无内阻理想电源和电阻r的串联，则闭合电路内外电路的电势升、降如图所示．
从电源正极开始，沿电流流向，先经过电阻r，电势降低Ir，再经过外电路电阻R，电势又降低IR；由电源的负极到正极非静电力作用，使电势又升高E，电源正、负极的电势用φ1、φ2表示，对整个过程有φ1－Ir－IR＝φ2，即φ1－φ2＝Ir＋IR，亦即E＝U内＋U外．
例1 关于电动势，下列说法中正确的是( )
A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加
B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大
C．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送单位电荷量做功越多
D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多
解析：电源是将其他能量转化为电能的装置，在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加，因此选项A正确．电源电动势是反映电源内部其他形式的能转化为电能的能力的物理量，电动势在数值上等于移送单位电荷量所做的功，不能说电动势越大，非静电力做功越多，也不能说电动势越大，被移送的电荷量越多，所以选项C正确．
答案：AC
?题后反思
对电动势的理解有多层次的描述，应根据具体要求选择回答．
1．(多选)下列关于电源的说法中，正确的是( )
A．电源向外提供的电能越多，表示电动势越大
B．电动势表示电源将单位正电荷从负极移送到正极时，非静电力所做的功
C．电源的电动势与外电路无关
D．在电源内从负极到正极电势的升高量等于E
【答案】BC
【解析】电源向外提供的电能除与电动势有关外，还与输出的电流、通电的时间有关．所以电源向外提供的电能多，并不意味着电源的电动势一定大，例如，一个电动势较小的电源，如果长时间向外供电，照样可以提供较多的电能；一个电动势较大的电源，如果没有工作，即没对外供电，则它根本不向外提供电能．故选项A的说法错误，选项D也错误，故选B、C．
闭合电路欧姆定律
2．用电压表接在电源两极间测得的电压U外是指路端电压，不是内电路两端的电压，也不是电源电动势，所以U外＜E．
3．当电源没有接入电路时，因无电流通过内电路，所以U内＝0，故此时E＝U外，即电源电动势等于电源没有接入电路时的路端电压，这提供了测E的一种方法．
二、路端电压U外与外电阻R之间的关系
对一定的电源，电流、路端电压、内电压随外电路电阻的改变而改变，变化情况如下(“↑”表示增加，“↓”表示减少)：
例2 如图所示电路中，A、B、C、D是四只相同的电灯，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，下列说法正确的是( )
A．A灯变亮 B．B灯变亮
C．C灯变亮 D．D灯变亮
思维导图
答案：BD
?题后反思
分析电路的动态变化，常有两种方法：一是利用欧姆定律等基本规律按由外电路→内电路→外电路，进行定性分析或定量计算；二是用极限分析法，将参量的一般变化外推到极限值，即无穷大、零或临界值的条件下进行分析和讨论．
例3 (2019·福建名校期末)一位同学设计了一台玩具车，其内部结构的简化电路图如图所示．已知电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω，电路中定值电阻R＝4 Ω，当闭合开关S后，电路中标有“3 V 3 W”的灯泡L和线圈电阻RM＝0.4 Ω的小型直流电动机M都恰能正常工作．求：
(1)电路中的电流大小；
(2)电动机的额定电压；
(3)电动机的输出功率．
2．(2019·抚州学业检测)在如图所示的电路中，E为电源，其内阻为r，R1为定值电阻(R1＞r)，R2为电阻箱，R3为光敏电阻，其阻值大小随所受光照射强度的增大而减小， 为理想电压表，为理想电流表，闭合开关后，下列说法正确的是( )
A．用光照射R3，电流表示数变小
B．用光照射R3，电压表示数变小
C．将电阻箱R2阻值变大，电流表示数变大
D．将电阻箱R2阻值变大，电压表示数变大
【答案】C
【解析】用光照射R3，阻值减小，与之串联的电路的电流和电压都增大，即电流表示数增大，R1电压增大，即电压表示数增大，故A、B错误；将变阻箱R2阻值变大，与之并联的电路中电流和电压都增大，即电流表示数增大，与之串联的电路中电流和电压都减小，R1电压减小，即电压表示数减小，C正确、D错误．
1．实验步骤
(1)电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图连接好电路．
(2)把变阻器的滑动片移到使阻值最大的一端．
测量电源的电动势和内阻
(3)闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据(I，U)，用同样方法测量几组I、U值，记录在自己设计的表格中．
(4)打开电键，整理好器材．
(5)处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内阻．
2．注意事项
(1)使用内阻大些(用过一段时间)的干电池，在实验中不要将I调得过大，一般不超过0.5 A，每次读完U、I读数立即断电，以免干电池在大电流放电时极化现象过重，E、r明显变化．
(2)测出不少于6组(U，I)数据，且U、I变化范围尽量大些．
(3)在画UI图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，不用顾及个别偏离较远的点以减小偶然误差．
例4 为了测定干电池的电动势和内电阻，现有下列器材：
A．6.3 V蓄电池；
B．干电池一节；
C．电压表V(0～3～15 V，内阻约为3 kΩ、15 kΩ)；
D．电流表A(0～0.6～3 A，内阻约为10 Ω、2 Ω)；
E．电流表G(满偏电流3 mA，内阻Rg＝10 Ω)；
F．变压器；
G．滑动变阻器(0～20 Ω)；
H．滑动变阻器(0～1 000 Ω)；
I．电阻箱(0～9 999 Ω)；
J．开关、导线．
(1)用电流表和电压表测量干电池的电动势和内电阻，应选用的变阻器是________(用字母代号回答)．
(2)根据实验要求，用笔画线代替导线在实物图(如图所示)上连线．
解析：本题考查测定电源电动势和内阻的实验设计，数据分析及误差分析，可根据一节干电池的额定电压、额定电流选择电压表电流表，电路设计可参照课本例题设计，因本实验没有特殊要求，可采用限流电路．
(1)滑动变阻器作限流用，电路中的电流应较大，故滑动变阻器用阻值小的即可满足实验要求，故变阻器选G．
(2)如图所示．
(4)如图所示．
答案：见解析
?题后反思
因限流式电路功耗小，且电路连接简单，所以在电路设计中被广泛应用．
3．用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r，所用电路如图甲所示，一位同学测得的6组数据如下表所示.
组别 1 2 3 4 5 6
电流I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57
电压U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05
(2)根据图线求出电池的电动势E＝________V，电池的内电阻r＝________Ω．
(3)若不作出图线，只选用其中两组U和I的数据，用公式E＝U＋Ir列方程组求E和r，这样做可能得出误差很大的结果，其中选用第_____组和第_____组的数据，求得E和r误差最大．
由图线可以看出第4组数据点偏离直线最大，应予舍去，若选用第3组和第4组数据求E和r，相当于过图中3和4两点作一直线求E和r.而此直线与所画的直线偏离最大，所以选用第3组和第4组数据求得的E和r误差最大．
【答案】(1)见解析图 (2)1.46 0.72 (3)3 4
(共49张PPT)
第四节 认识多用电表
1．以下说法中正确的是( )
A．在外电路和电源内部，正电荷都受静电力作用，所以能不断定向移动形成电流
B．静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少
C．在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力
D．静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加
【答案】D
【解析】在电源内部非静电力做功使电荷的电势能增加，引出了电动势的概念来描述非静电力做功的本领，而静电力移动电荷做正功的过程使电势能减少，故D正确．
2．将一个电动势为3 V，内阻不能忽略的电池两端接一电阻R，当有1 C的电荷通过电阻R时，在R上产生的热量( )
A．大于3 J B．小于3 J
C．等于3 J D．内阻未知，无法确定
【答案】B
【解析】根据W＝qU＝3 J，而W为内阻r和外电阻R上产生的热量之和，故R上产生的热量小于3 J．
3．如图所示，用两节干电池点亮几只小灯泡，当逐一闭合开关，接入灯泡增多时，以下说法错误的是( )
A．灯少时各灯较亮，灯多时各灯较暗
B．灯多时各灯两端的电压较低
C．灯多时通过电池的电流较大
D．灯多时通过各灯的电流较大
【答案】D
一、多用电表的构造原理
1．功能分类：多用电表能够测量______、______及_____，可分为______式和______式两大类．
电流
电压
电阻
指针
数字
2．基本构造
(1)外部结构如图所示，表的上半部分为______，下半部分是__________，周围标有测量功能的区域及量程．将选择开关旋转到电流挡，多用电表内的电流表电路就被接通，选择开关旋转到电压挡或电阻挡，表内的______________或欧姆表电路就被接通．在不使用时，应把选择开关旋到________挡，或交流电压最高挡．
表盘
选择开关
电压表电路
OFF
(2)内部表头是一个______电流表，Ig为______电流，Rg为表头内阻，将选择开关旋转到电流挡、电压挡或电阻挡，表内的相应电路即被接通．
灵敏
满偏
3．测量原理如图
(1)当S接通1或2时，表头与电阻并联，所以1、2为______挡，由于并联电阻阻值的大小不同，量程也不同，1的量程较大．
(2)当S接通3或4时，接通内部电源，此时为______挡，4的倍率比3的倍率高．
(3)当S接通5或6时，表头与电阻串联，此时为______挡，由于串联电阻的阻值不同，6的量程比5的量程大．
电流
欧姆
电压
二、多用电表的使用
1．使用多用电表前，应检查指针是否停在刻度线左端的“0”位置．如果没有停在“0”位置，要用螺丝刀轻轻转动机械调零旋钮，使指针指零，再将红、黑测试表笔分别插入“＋”“－”插孔．
2．测量直流电压
实验步骤：
(1)将功能选择开关旋转到直流电压挡．
(2)根据待测电压的估计值选择量程．如果难以估测待测电压值，应按照由大到小的顺序，先将选择开关旋转到最大量程上试测，然后根据测量出的数值，重新确定适当的量程进行测量．
(3)测量时，用红黑测试表笔使多用电表跟小灯泡L并联，注意使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出多用电表，检查无误后再闭合开关S．
(4)根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数．
3．测量直流电流
按照下图连接电路，仿照电压的测量步骤进行测量．
4．测量电阻
测量电阻时要注意：改变电阻挡的倍率时，需要重新调整欧姆调零旋钮．电阻挡有若干个倍率挡位，分别标有“×1” “×10”“×100”……意思是指针示数乘以相应的倍率，就是所测得的电阻值．
【特别提醒】 (1)测量功能区域电压挡和电流挡对应的数值，表示电压表或电流表的量程，电阻挡对应的数值表示倍率．
(2)读数时，要读取跟功能选择开关挡位相对应的刻度值．(3)在不使用时，应该把选择开关旋转到OFF挡或交流电压最高挡．
三、二极管的特性及正负极的判断方法
1．二极管具有单向导电性，当给二极管加一定的正向电压时，它的电阻值很小；当给二极管加上反向电压时，它的电阻值变得很大．
2．用多用电表的电阻挡，量程拨到“×100”或“×1 k”的位置上，将红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔．然后两表笔短接进行电阻挡调零后分别接二极管的两极，稳定后读取示数乘上倍率求出电阻R1；再将两表笔反过来连接二极管的两极，同理结合读数求出电阻R2.当R1与R2相差很大时，说明二极管质量较好；当R1与R2相差较小时，说明二极管质量不好．如果R1与R2均较小，可能二极管短路；如果R1与R2均较大，可能二极管断路．
3．在两次测量电阻差别明显的前提下，据红表笔与电表内部电源负极一端相连，黑表笔与电源正极一端相连知，电流从黑表笔流出，所以对测得电阻较小的那一次，与黑表笔相接的极为二极管的正极，与红表笔相接的极为二极管的负极．
家电维修人员利用一个多用电表，便能查出电器发生故障的原因和位置，你知道他是怎么用的吗？
【答案】多用电表可以测电流、电压和电阻，根据这些量的不同，判断故障的原因和位置．
一、将表头改装成电压表
1．原理：表头G的额定电压Ug较小，如果用于测电压，其量程太小，要想测量较大的电压，可以给电流表串联一个电阻R，分担一部分电压，R称为分压电阻，如图所示．
电表的改装
【特别提醒】 (1)电压表内阻RV＝R＋Rg，且电压表量程越大，电压表内阻越大．
(2)改装后的电压表读数是测量电路两端的电压，但表头的实际电压为Rg分得的电压．
二、把小量程的表头改装成大量程的电流表
1．原理：要测量比较大的电流，可以给电流表并联一个分流电阻，即扩大了电流表的量程，如图所示．
例1 某电流表内阻Rg为200 Ω，满偏电流Ig为2 mA，如图甲、乙改装成量程为0.1 A和1 A的两个量程的电流表，试求在图甲、乙两种情况下，R1和R2各为多少？
按图乙接法，量程为1 A时，R2和Rg串联后再与R1并联；量程为0.1 A时，R1和R2串联后再与Rg并联，分别得
Ig(Rg＋R2)＝(1－Ig)R1，
IgRg＝(0.1－Ig)(R1＋R2)，
解得R1≈0.41 Ω，R2≈3.67 Ω．
答案：见解析
?题后反思
并联分流是把小量程电流表改装成大量程电流表的基本方法，但改装的方法有所不同．
1．电流表的内阻Rg＝3 kΩ，满偏电流Ig＝100 μA，这个电流表能测量的最大电压Ug＝________V，要把这个电流表改装为能测量3 V电压的电压表，那么应在电流表上________联一个阻值R1＝________kΩ的分压电阻．如果在这基础上，要使这个电压表能量度15 V的电压，则应在电压表上再________联一个阻值R2＝________kΩ的分压电阻．
【解析】本题考查电压表的构造及原理，根据串联分压可求得电阻R1、R2．
电流表改装成电压表需串联一个分压电阻，扩大电压表的量程，需再串联一个分压电阻，如图所示．
【答案】0.3 串 27 串 120
一、注意事项
1．由于使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出．使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔，测量直流电压和电流时，红表笔应该接高电势，黑表笔接低电势．
多用电表的使用注意事项及误差分析
2．要区分开“机械零点”与“欧姆零点”．“机械零点”使指针指在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”使指针指在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮．
3．合理选择欧姆挡的倍率，使指针尽量在表盘中间位置附近．
4．测电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零．
5．由于欧姆表盘难以估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时不要忘记乘上相应挡位的倍率．
6．测量待测电阻的阻值时，待测电阻要跟其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能会损坏电表．
7．用多用电表测黑箱时，一定要先用电压挡判断其内部有无电源，确认无电源后才能使用欧姆挡测量．
二、误差分析
1．欧姆表刻度不均匀造成误差．
2．多用电表内电池用旧了，电动势下降带来误差．
3．测量值偏大的原因可能是表笔和电阻两端接触过松而使测量端的接触电阻变大．
4．测量值偏小可能是人体电阻并入测量端造成的．
例2 如图所示为多用电表的示意图，试回答下列问题：
(1)当选择开关位置旋至“mA”挡中的“10”挡位时，则测量的是__________________．
(2)当选择开关位置旋至“V”挡中的“50”挡位时，则测量的是_________________．
(3)当选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×100”挡位时，则测量的是__________________
(4)当选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×100”挡位时，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么正确的操作步骤依次是①____________，②______________，③________．
(5)无论用多用电表进行何种(直流)操作测量，电流都应该是从________表笔经________插孔流入电表．
解析：本题考查利用多用电表测量电流、电压和电阻，弄清选择开关所处的挡位及读数规则是正确读数的前提．由于测电阻的原理和测电流、电压的原理不同，当选择开关在此区域时，对应的数值是倍率，而不是量程．当然，倍率越大，测量的电阻也就越大；倍率越小，测量的电阻就越小．由于测量电阻是根据闭合电路的欧姆定律，每次换挡位时，都会改变闭合电路的阻值，因此换挡后必须重新进行欧姆调零．多用电表在测量时，要求红表笔要插入“＋”插孔，黑表笔要插入“－”插孔，这样，红表笔在测量电路中，电流应从此处流入或接电势高的点．
答案：(1)量程为0～10 mA的直流电流 (2)量程为0～50 V的直流电压 (3)电阻大小等于读数“×100” (4)①换挡位“×1 k” ②将表笔短接重新进行欧姆调零 ③将电阻与其他元件断开后可进行测量 (5)红 正
例3 要测量一只量程已知的电压表的内阻，所备器材如下：
A．待测电压表V(量程3 V，内阻未知)
B．电流表A(量程3 A，内阻0.01 Ω)
C．定值电阻R(阻值2 kΩ，额定电流50 mA)
D．蓄电池E(电动势略小于3 V，内阻不计)
E．多用电表
F．开关K1、K2，导线若干
有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：
(1)首先，用多用电表进行粗测，选用“×100”挡，操作方法正确．若这时刻度盘上的指针位置如图所示，则测量的结果是________Ω．
(2)为了更精确地测出此电压表内阻，该同学设计了如图所示的甲、乙实验电路，你认为其中较合理的电路图是________，其理由是__________________．
解析：(1)3 000 (2)乙 甲图中电流表的示数太小，误差太大．乙图中R的阻值与电压表阻值接近，误差小．
(3)实物连接图如下图所示
答案：见解析
2．如图所示为一可供使用的多用电表，S为选择开关，Q为电阻挡调零旋钮．现在要用它检测两个电阻的阻值(图中未画电阻)，已知阻值分别为R1＝60 Ω，R2＝470 kΩ，下面提出了在测量过程中一系列可能的操作，请你选出能尽可能准确地测定各阻值和符合于多用表安全使用规则的各项操作，并且将它们按合理顺序填写在后面的横线上的空白处．
A．旋动S使其尖端对准电阻挡“×1 k”
B．旋动S使其尖端对准电阻挡“×100”
C．旋动S使其尖端对准电阻挡“×10”
D．旋动S使其尖端对准电阻挡“×1”
E．旋动S使其尖端对准1 000
F．将两表笔分别接到R1的两端，读出R1的阻值，随后即断开
G．将两表笔分别接到R2的两端，读出R2的阻值，随后即断开
H．两表笔短接，调节Q使指针对准电阻挡刻度盘上的0，随后即断开．
所选操作及其顺序为(用字母代号填写)：________(操作步骤可以重复选用)．
【解析】本题考查多用电表测电阻的方法，可根据欧姆表测电阻的操作规程进行．用多用电表测量电阻时，量程的选择以指针指中央附近时读数较准确，由表盘中值示数约为150可知，测R1＝60 Ω的电阻时，只能选“×1”挡，测R2＝470 kΩ时，应选择“×1 k”挡，并且在每次选定倍率后，都必须将两表笔短接，进行欧姆调零，所以题目中所给操作H需重复选用．在测量过程中对R1与R2测量的先后没有什么限制，但测量完毕后，功能选择开关必须旋离电阻挡，拨至交流()高压挡或“OFF”处，所以合理的操作顺序为AHGDHFE或DHFAHGE．
【答案】AHGDHFE(或DHFAHGE)
(共40张PPT)
第五节 电功率
1．(1)欧姆表是一种测量__________的仪器，它是由______改装而成的．被测电阻与电流的对应关系为________________．
导体电阻
电流表
(2)欧姆表在读数时，指针应处于______________．
(3)使用欧姆表要注意选择_________，且每调换一次应重新___________．
刻度中央附近
挡位
欧姆调零
2．(多选)关于多用电表欧姆挡的刻度线，下列说法中正确的是( )
A．欧姆零刻度线和电流零刻度线重合
B．欧姆零刻度线和电流表满偏刻度线重合
C．欧姆表刻度线是不均匀的，欧姆值越大，刻度线越密
D．欧姆表刻度线是不均匀的，欧姆值越小，刻度线越密
【答案】BC
【解析】当将多用电表两表笔短接时，此时测量电阻为零，内部电路的电流值为满偏电流，故B正确．在欧姆表的刻度盘上标出了从0到无穷大的值，显然刻度是不均匀的，当欧姆值越大，对应的数值越大，所以在刻度盘上的刻度线越密，故C正确．
3．用多用电表测电阻时，下列注意事项中错误的是( )
A．测量电路中的某个电阻时，一定要把电阻从电路中断开
B．测量时红、黑表笔不能接错
C．测量时手指不要与表笔的金属杆接触
D．测量时要选择适当的倍率，应使电表的指针在中央刻度的附近，否则要改变倍率，每次更换倍率，都要重新进行欧姆调零
【答案】B
一、电功和电功率
1．电流做功的实质：导体中的______对自由电荷的静电力移动电荷做功，把______转化为_________的能．
2．决定电流做功多少的因素：与电路两端的电压、_________、_________有关，用公式表达为W＝________，式中四个量的国际单位分别为______、______、______、____．
电场
电能
其他形式
电流强度
作用时间
UIt
焦耳
伏特
安培
秒
3．电流做功的快慢表示——电功率
(1)定义：____________电流所做的功．
(2)公式及单位：P＝________，三个物理量的单位分别是________、________、________．
单位时间内
UI
瓦特
伏特
安培
二、焦耳定律和热功率
1．内容：电流通过导体产生的热量跟_________的二次方成正比，跟导体的______及__________成正比．
2．公式：Q＝________．
3．热功率：___________的发热量，P热＝______．
三、闭合电路中的功率
EI＝U外I＋U内I，反映了闭合电路中的能量转化关系，式中EI表示电源提供的电功率，U外I、U内I分别表示外电路和内电路上消耗的电功率．
作用时间
电阻
电流强度
I2Rt
单位时间内
I2R
电流做功跟电流通过导体产生的热量在数值上有什么关系？
【答案】功是能量转化的度量，电流做功的过程也是能量转化的过程，在纯电阻电路中，电能完全转化为内能，即表现为用电器发热，这时电流做的功在数值上等于电热，但在非纯电阻电路中电流做的功在数值上大于电热．
一、纯电阻电路和非纯电阻电路
1．注意区别负载、负荷与电阻
负载或负荷是对用电器功率特征的一种习惯称谓，通常说负载或负荷大，是指用电器的功率大，并不是用电器的电阻大．一般情况下，负载大的用电器电阻反而小，如“220 V 60 W”与“220 V 100 W”的两个灯泡，后者的功率大但电阻较小．
电路中的电功率和热功率
二、电功与电热、电功率与热功率的辨析
三、电动机模型
1．电动机的等效处理
电动机是一种非纯电阻型用电器，它把电能转化为机械能和内能．在电路计算中，常把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻rD和无电阻的转动线圈D串联而成，如图所示，电流通过rD时把电能转化为内能，而线圈D把电能转化为机械能．
2．输入功率：电动机的总功率．由电动机电路的电流和电压决定，计算：P总＝UI．
7．解决电动机问题注意分两种情况
(1)当电动机正常工作时，要分别搞清电动机的总功率、输出功率和热功率．
(2)当电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻电路．
例1 规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求：
(1)接上220 V的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；
(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的电功率和发热的功率．
答案：(1)P机＝35 W，P热＝1 W
(2)P电＝P热＝1 210 W
1．一电动机线圈的电阻为1 Ω，线圈两端所加电压为2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作．
(1)在求电动机正常工作1 min所消耗的电能时，有以下两种不同的解法：
解法一：W＝UIt＝2 V×0.8 A×60 s＝96 J
解法二：W＝I2Rt＝(0.8 A)2×1 Ω×60 s＝38.4 J
你认为哪种解法对，请作出判断并说明理由．
(2)求电动机正常工作1 min所转化的机械能是多少？
【解析】对纯电阻电路来说，工作时所消耗的电能全部转化为内能，求所消耗的电能时公式W＝UIt和电热公式Q＝I2Rt可以通用；而对电动机来说，转动时消耗的电能大部分转化为机械能，小部分转化为内能，即W电＝E机械＋E内，由公式W＝UIt求得的是电动机消耗的电能，而由公式W＝I2Rt求得的是转化为内能部分的能量，故转化的机械能E机械＝W电－E内．
(1)解法一对．因为电动机工作时电能没有全部转化为内能，而大部分转化为机械能．解法二求出的是电动机工作时产生的电热，只占所消耗电能的一部分．
(2)电动机工作1 min消耗的电能
W＝UIt＝2 V×0.8 A×60 s＝96 J，
电动机工作1 min产生的电热
Q＝I2Rt＝(0.8 A)2×1 Ω×60 s＝38.4 J，
电动机工作1 min转化成的机械能
W机械＝W－Q＝96 J－38.4 J＝57.6 J．
【答案】(1)见解析 (2)57.6 J
一、电源的有关功率和效率
闭合电路的功率和效率
电功率 意义 公式
电源功率 指电源的总功率 P总＝EI
电源的输出功率 指电源提供给外电路的功率 P出＝UI
电源的内功率 指电源自身消耗的功率 P＝I2r
用电器的
额定功率 指用电器在正常工作条件下的功率 P0＝U0I0
例2 如图所示，电源的电动势为2 V，内阻为0.5 Ω，R0为2 Ω，变阻器的阻值变化范围是0～10 Ω.求：
(1)变阻器阻值是多大时R0消耗的功率最大？
(2)变阻器阻值是多大时变阻器消耗的功率最大，其最大功率为多少？
答案：(1)0 (2)2.5 Ω 0.4 W
?题后反思
求电源的输出功率的最大值问题就是数学中求函数极值的问题，因此，写出功率的表达式就可以根据数学知识加以解答．
例3 用以下的器材测量电动机的输出功率．器材：电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关和导线．
(1)画出你设计的电路图，已知电动机内阻和电流表内阻相同，滑动变阻器限流作用不大．
(2)若闭合开关后，调节滑动变阻器，电动机未转动时，电压表的读数为U1，电流表的读数为I1；又调节滑动变阻器，电动机转动后的电压表读数为U2，电流表读数为I2，则此时电动机的输出功率为多少？
解析：这是关于电动机功率的一道实验探究题，可根据题目中的已知条件确定出滑动变阻器和电流表的接法，然后根据测得的电压、电流计算电动机的输出功率．
(1)根据条件，电动机内阻与电流表内阻相同，应采用电流表外接法；滑动变阻器限流作用不大，应采用分压式接法，故画出电路如图所示．
?题后反思
解这一类的探究实验题，首先要分析题意，设计出合理的电路图，然后根据所测数据用功率公式进行计算．
2．(2017·汉中二模)如图所示电路中，电源电压u＝311sin(100πt) V，A、B间接有“220 V 440 W”的电暖宝，“220 V 220 W”的抽油烟机，交流电压表及保险丝．下列说法正确的是( )
A．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3 A
B．交流电压表的示数为311 V
C．电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍
D．1 min内抽油烟机产生的热量为1.32×104 J
【答案】A
(共42张PPT)
第六节 走进门电路
第七节 了解集成电路
1．一幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等等．停电时，用欧姆表测得进户线A、B间的电阻为R；供电后，各家用电器同时使用，测得A、B间的电压为U，进线电流为I.则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是( )
【答案】C
【解析】因为所有用电器不一定都是纯电阻电路，只能使用P＝UI计算，部分电路欧姆定律不适用．
2．一只手机电池的背面印有如图所示的一些符号，另外在手机使用说明书上对手机电池的说明中还写有“通话3小时，待机100小时”，则该手机通话和待机时的功率分别约为( )
A．1.3 W、5.4×10－2 W
B．0.6 W、1.8×10－2 W
C．3.6 W、0.108 W
D．6.48×103 W、1.94×102 W
【答案】B
一、门电路
1．数字信号变化的两个对立状态：_____和______．
2．数字电路
(1)概念：处理__________的电路．
(2)功能：主要研究电路的______功能．
(3)最基本的逻辑电路：门电路．
0
1
数字信号
通断
二、门电路分类及符号、意义
1．与门电路
(1)“与”逻辑关系，一个事件的几个条件______满足后该事件才能发生．
(2)符号：__________，其中“&”具有“____”的意思，象征A与B两个输入端________时，输出端才是1．
同时
和
都是1
(3)真值表
输入 输出
S1 S2 Q
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
2．或门电路
(1)“或”逻辑关系：几个条件中只要有______条件得到满足，事件就会发生．
(2)符号：__________，其中矩形中的“≥1”象征当________输入端为1时，输出端就是1．
1个
一个
(3)真值表：
输入 输出
S1 S2 Q
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
3．非门电路
(1)“非”逻辑关系：输出状态和输入状态______．
(2)符号：__________，其中矩形右侧小圆表示数字“0”，它与数字“1”象征着输入端为______时，输出端是______．
(3)真值表
相反
1
0
输入 输出
S Q
0 1
1 0
三、集成电路
1．定义：集成电路(IC)是指把晶体管、电阻、电容等元件按电路结构的要求，制作在一块硅或陶瓷基片上，再加以封装而成的，具有一定功能的整体电路．
2．分类
(1)集成电路按功能可分为三类：数字集成电路、模拟集成电路和微波集成电路．
(2)集成电路按集成度可分为六类：小规模集成电路SSI，中规模集成电路MSI，大规模集成电路LSI，超大规模集成电路VLSI，特大规模集成电路ULSI，巨大规模集成电路GSI．
为了方便及节约用电，宿舍楼楼道里安装有声、光控灯，这种灯在有光或没有声音时不亮，而在无光又有声音时，灯就会自动点亮，这里面有什么逻辑关系呢？
【答案】这种逻辑关系可用以下真值表来表示.
光 声 灯
0 0 0
0 1 1
1 0 0
1 1 0
一、两种信号
1．数字信号：如表所示的两种状态用“0”“1”表示，物理上，用高电势表示“1”，低电势表示“0”，这样的信号叫数字信号.
对门电路的理解
开关 灯 状态
闭合 亮 1
断开 暗 0
2．模拟信号：能连续变化的信号称为模拟信号，如调节收音机的音量，声音能连续变化，就是模拟信号．
3．特征：数字信号的特征是分段的，而连续是模拟信号的特征．
4．数字电路、逻辑电路及门电路之间的关系
数字信号的“1”“0”好比事物的“是”“非”，处理数字信号的电路称为数字电路，因此数字电路能判断是非的能力，称为逻辑功能，数字电路中最基本的电路有：与门、或门和非门．
二、三种门电路的真值表
注：1表示开关闭合，0表示开关的断开；用1表示灯亮，0表示灯灭．
例1 现在银行系统都设有自动取款机，请你分析一下自动取款过程中的事件与条件，它们体现了一种怎样的逻辑关系？
解析：本题考查逻辑关系．解答时，应首先找出事件和条件，然后分析出现这种事件需要满足的条件，而判断是哪一种逻辑关系．事件是取出现金，条件有两个：一个是账号，另一个是与账号对应的密码．由于只有两者同时具备才能取出现金，即只有两个条件(账号和密码)都满足事件(取出现金)才能发生，所以是一种“与”逻辑关系．
答案：“与”逻辑关系
?题后反思
正确理解“与”逻辑关系：只有两个条件都满足时，事件才能发生．
1．(2018·绵阳期末)在解锁智能手机的过程中，可以采用按压已经验证过的指纹，也可以输入正确的密码，则要完成解锁手机，上述两种方式的逻辑关系是( )
A．“与”关系 B．“或”关系
C．“非”关系 D．不存在逻辑关系
【答案】B
【解析】由题意可知，输入已经验证过的指纹或输入正确的密码均可以解锁，故采用的是“或”关系．B正确，A、C、D错误．
一、门电路的逻辑功能
1．与门电路的逻辑功能
用与门、电阻、发光二极管、电池连接，如图．分别将A、B两端与电源的正极或负极相连，观察发光二极管，如果发光二极管亮，输出记为“1”，发光二极管不亮，输出记为“0”．
门电路的实验探究
2.或门电路的逻辑功能
用或门、电阻、发光二极管、电池连接，如图．分别将A、B两端与电源的正、负极相连，观察发光二极管，如果发光二极管亮，输出记为“1”，发光二极管不亮，输出记为“0”．
3．非门电路的逻辑功能
用非门、电阻、发光二极管、电池连接，如图．分别将输入端与电源的正、负极相连，观察发光二极管，如果发光二极管亮，输出记为“1”，发光二极管不亮，输出记为“0”．
二、应用门电路设计控制电路
1．要理解好各种门电路的逻辑关系．
2．弄清电路的结构与原理．
3．知道所要进行的控制是怎样的电路．
4．选择相应的门电路，画出门电路的符号．
【特别提醒】 不要混淆与门和或门的逻辑关系(易错点)，与门的逻辑关系是乘法运算，或门的逻辑关系是加法运算．
例2 如图所示，表示输入端A、B的电势随时间的变化关系，完成下题．试在虚线框中画出：
(1)与门电路的输出电压Y随时间变化的关系；
(2)或门电路的输出电压Y随时间变化的关系．
思路点拨：“与”逻辑关系是当两个输入端都有信号时，输出端才有信号输出．“或”逻辑关系是当两个输入端的任意一个有信号时，输出端就有信号输出．由于已知的是输入端电信号随时间变化的关系，为了便于分析输出端的情况，借用真值表进行分析．
解析：(1)对“与”逻辑关系，先做出A、B、Y的真值表，然后再确定输出Y与时间的变化关系
A(UA) B(UB) Y(UY)
0 1 0
1 0 0
0 1 0
1 1 1
0 0 0
1 1 1
0 1 0
1 0 0
0 1 0
所以UY随时间变化如图所示．
(2)对“或”逻辑，先做出A、B、Y的真值表，然后再确定输出Y与时间的变化关系
A(UA) B(UB) Y(UY)
0 1 1
1 0 1
0 1 1
1 1 1
0 0 0
1 1 1
0 1 1
1 0 1
0 1 1
所以UY随时间变化如图所示．
答案：见解析
?题后反思
熟记与或非门的真值表，根据逻辑关系依次推理是解“组合”门电路的基本方法．
例3 在生活中，经常会碰到用光电管控制电路的情况．例如路灯的光控开关，傍晚时光暗到一定程度，路灯会自动点亮，清晨时光亮到一定程度，路灯又会自动熄灭．光电管产生的电流一般很小，应用时要经过放大器放大，使电磁铁M磁化去控制另一电路的通断电．
(1)请将图中元件连成一个白天路灯自动熄灭的电路．
(2)若改成楼梯照明用，要求晚上有人走动发声时，灯才亮，需再接一只声控开关(有声时接通，无声时断开)，声控开关与光电管应组成什么逻辑电路？
解析：本题考查用与门设计声、光控开关，解答可考虑两个条件，一是要有声音，二是光线暗，二者兼备灯才亮，是“与”逻辑门．
答案：(1)如图所示．
(2)与门电路．
?题后反思
熟练掌握“门”电路的逻辑关系是设计应用电路的基础．
2．火灾报警器用非门、电位器、热敏电阻、蜂鸣器和电池等如图所示连接，调节电位器使蜂鸣器正好不报警，然后用火焰靠近热敏电阻，蜂鸣器就会发出报警信号．在不报警时，P为低电位记“0”，报警时，P为高电位记“1”，试问：
(1)报警时，A点电位为高电位“1”还是低电位“0”？
(2)当用火焰靠近热敏电阻时，热敏电阻的阻值是增大还是减小？
【答案】(1)低电位“0” (2)热敏电阻的阻值减小．
(共29张PPT)
章 末 总 结
一、电路的动态分析
电路的动态分析是欧姆定律与串、并联知识的综合应用，常用方法如下：
1．程序法：先由局部电阻R变化判断R总的变化(局部R变大，R总变大，R变小，R总也变小)，再由闭合电路欧姆定律判定I总的变化、U外的变化，最后再由部分电路欧姆定律分析定值电阻上的电压、电流的变化，由总电压(电流)等于各部分电压(电流)之和分析变化电路上的电压、电流的变化．即局部→整体→局部．
2．“串反并同”法：所谓串反，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都减小，反之亦然．所谓“并同”，即某一电阻增大，与它并联或间接并联的电阻中的电流、电压、电功率将增大，反之亦然．
例1 如图所示电路中，当S闭合后，滑动变阻器的滑片P在如图所示位置时，小灯泡L1、L2、L3、L4的亮度均相同．若将滑片P向左移动，则各灯泡的亮度变化情况是( )
A．L1、L4变暗，L2、L3变亮
B．L2变亮，L1变暗，L3、L4亮度不变
C．L1变暗，L2无法判断，L3、L4亮度不变
D．四个灯泡亮度都变暗
答案：A
二、闭合电路中的功率问题
1．求电源的最大输出功率
极值问题在物理习题中经常出现，处理这类问题的常见方法是：先找出物理量之间的函数关系，再利用数学方法求极值，此法可称为解析法．
解题的一般步骤为：
(1)分析电路结构，画出等效电路．
(2)写出含有变量的解析式．
(3)利用函数关系求极值．
2．“等效法”求解电路的最大功率
当求解闭合电路中某个用电器的最大功率问题时，可把该用电器之外的其他部分等效成一个新的电源，然后再按专题二求极值的方法加以解决，基本方法如下：
3．非纯电阻电路的功率
在非纯电阻电路中，电功大于电热，W＞Q，即IUt＞I2Rt，电功率大于热功率，即UI＞I2R.在计算电功和电热时要用各自的定义式：W＝UIt，P＝UI，Q＝I2Rt，P热＝I2R．
对联系到电功、电热、机械能、化学能的综合问题．要从能的转换和守恒的角度分析，再列式计算．如电动机通电后，如果不转，其消耗的电能全部转化为焦耳热(内能)，此时仅相当于纯电阻电路，有W＝UIt＝I2Rt＝Q．
例2 如图所示电路中，电阻R1＝9 Ω， R2＝15 Ω，电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω.求：
(1)当电流表示数为0.4 A时，变阻箱R3的阻值多大？
(2)当R3阻值多大时，它消耗的电功率最大？
(3)当R3阻值多大时，电源的输出功率最大？
答案：(1)30 Ω (2)6 Ω (3)0
三、含容电路问题
电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流， 一旦电路达到稳定状态，电容器的电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的、不漏电的情况)的元件，在电容器处的电路可看作是断路，简化电路时可去掉它．简化后若要求电容器所带的电荷量时，可在相应的位置补上．分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：
(1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压．
(2)当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等．
(3)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它并联的电路放电．
例3 在如图所示的电路中，电源电动势E＝3.0 V，内电阻r＝1.0 Ω；电阻R1＝10 Ω，R2＝10 Ω，R3＝30 Ω，R4＝35 Ω；电容器的电容C＝100 μF，电容器原来不带电，求接通开关S后流过R4的总电荷量．
答案：2.0×10－4 C
四、电学实验问题
1．电压表、电流表和多用电表的读数
(1)电压表、电流表和多用电表直流电压挡、直流电流挡的读数，要看清选择的量程、最小刻度．
(2)多用电表欧姆表的读数要看清选择的倍率，如“×1” “×10”“×100”等．
2．电学仪器的选择
(1)依据安全性、方便性的原则，电流表、电压表既不要超过各表的量程，又不能让各表摆角太小(一般要达到满偏刻度的一半以上)．欧姆表指针最好指在中央刻度附近．
(2)对电路中的电流要进行估算，然后根据估算结果进行选择．
3．滑动变阻器的接法
(1)限流式：连接简单，调节方便，但调节范围比较小．
(2)分压式：调节范围可以从零开始，可以得到较大范围的数据．
4．高考经常考查的实验
(1)电阻的测量．高考中电阻的测量考查的形式很多，但其本质是伏安法测电阻，所以解决问题的关键是找出加在待测电阻上的电压和通过待测电阻的电流．题目常见的变形方法有：
①缺少电压表或电流表，此时一定会存在一个电压表或电流表的替代品，可用电压表当作电流表使用，或用电流表当作电压表使用，或改装电表．
②半偏法测电表内阻．由于电表自身可进行读数，通过电阻箱的帮助可测电表内阻．
③电桥法测电阻．
(2)描绘小灯泡的伏安特性曲线．其中包含电路的选择，电流表的内外接问题，滑动变阻器的分压限流问题．
(3)伏安法测定电源的电动势和内电阻．注意根据实验误差的来源判断选择电路．在进行数据处理时注意图象的物理意义和图象的变形应用．
例4 用以下器材测量一待测电阻的阻值，器材与规格如下：
电流表A1(量程250 mA，内阻r1为5 Ω)；
标准电流表A2(量程300 mA，内阻r2约为5 Ω)；
待测电阻R1(阻值约为100 Ω)；
滑动变阻器R2(最大阻值为10 Ω)；
电源E(电动势约为10 V，内阻r约为1 Ω)；
单刀单掷开关S，导线若干．
(1)要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明器材代号．
(2)实验中，需要直接测量的物理量是____________，用测得的量表示待测电阻R1的阻值计算式R1＝________．
解析：(1)本题是用双安法测电阻，利用电流表示数I1和内阻r1算出I1r1，再利用熟悉的伏安法测电阻．
实验电路如图所示．
答案：见解析
