湖南省岳阳县第一中学2014年物理奥赛教案+第八讲+恒定电流VIP免费

湖南省岳阳县第一中学2014年物理奥赛教案第八讲恒定电流知识要点：恒定电流部分：欧姆定律。电阻率和温度的关系。电功和电功率。电阻的串、并联。电动势。闭合电路的欧姆定律。一段含源电路的欧姆定律。电流表。电压表。欧姆表。惠斯通电桥，补偿电路。物质的导电性部分：金属中的电流。欧姆定律的微观解释。液体中的电流。法拉第电解定律。气体中的电流。被激放电和自激放电（定性）。真空中的电流。示波器。半导体的导电特性。Ｐ型半导体和Ｎ型半导体。晶体二极管的单向导电性。三极管的放大作用（不要求机理）。超导现象。一、恒定电流的概念1、电流—电荷的定向移动形成电流。导体中能够在电场力作用下定向移动的带电粒子叫做载流子。不同种类的导体内部可以存在不同性质的载流子，在金属导体中，载流子是自由电子；大酸、碱、盐的水溶液中，载流子是正离子和负离子；在导电的气体中，载流子是正、负离子和电子。实验表明，除霍尔效应外，负电荷运动引起的电流与等量正电荷沿反方向运动引起的电流是等效的。按照电磁学发展的历史，我们在讨论电流时，习惯上把任何电荷的运动都等效地看作正电荷的运动，并把正电荷运动的方向规定为电流的方向。2、电流强度在导线中任取一横截面，单位时间内通过该横截面的电量叫做该截面的电流强度，用I表示，有I=注意：这一概念可以扩展到任意曲面上。即对于任意曲面，单位时间内通过该曲面的电量叫该曲面的电流强度，公式与上面一样。二、恒定电流的基本定律1、均匀电路的欧姆定律(1)均匀电路的欧姆定律：I=U/R(2)电阻定律实验指出，不含电源的金属导体两端的电压和流过它的电流的比值是一个常数，这个常数叫做电阻。电阻是导体的一个重要属性，大小可用电阻定律来计算：R=,其中ρ叫做电阻的电阻率，它是温度的函数，即=0(1+t)式中0为该导体在0C时的电阻率，为电阻率的温度系数，一般金属导体的温度系数都是正的，但有些材料的温度系数是负值。【例1】为了使一圆柱形导体棒的电阻不随温度变化，可将两根截面积相同的碳棒和铁棒串联起来，求这两棒的长度之比是多少？(已知碳在0C时的电阻率为3.510-5m，温度系数为-510-4℃-1,碳在0C时的电阻率为8.910-8m，温度系数为510-3℃-1)解析：将R=代入=0(1+t)，可得R=R0(1+t)，式中R0为材料在0C时的电阻。将碳棒和铁棒串联，总电阻为R=R碳+R铁=R0碳+R0铁+R0碳碳t+R0铁铁t要R不随温度变化，必须有：R0碳碳t+R0铁铁t=0由R=可知，截面积相同的两棒的长度之比为===2、含源电路的欧姆定律不论电路多少复杂，其中的每一点都有确定的电势，电路中的任意两点都应有确定的电势差。如图为一段含源电路，其a、b两点间的电势差和连接这两点的线路上的电流、电阻及电动势满足如下的关系：Ua-IR-Ir1-E1-Ir2+E2=Ub或：Uab=Ua-Ub=IR+Ir1+E1+Ir2-E2这就是一段含源电路的欧姆定律。3、闭合电路的欧姆定律对一个闭合电路而言仍然可以沿用一段含源电路的欧姆定律，只是一个回路的总电势升降必定为零。比如右图中有：(从任一点a开始)Ua-IR-Ir2+E2-Ir1+E1=Ua即：-IR-Ir2+E2-Ir1+E1=0得：I=4、基尔霍夫定律①基尔霍夫第一定律(又称节点方程)：流进直流电路任一节点(三条支路以上汇合点)的电流等于从该节点流出的电流。求解电路问题时，可以根据这一定律对有关节点列出方程。I1进+I2进+I3进+……=I1出+I2出+I3出+……。在用基尔霍夫第一定律联立解方程后，若求得的电流数值为正，则说明电流实际方向与假设的相同，否则相反。②基尔霍夫第二定律(又称回路方程)：绕行一个回路后，电势的升降总和为零。如图所示，可列这样的方程：E1-I1R1-E2-I2R2+I3R3=0正负号规则：任意选择一个绕行回路的方向(叫做绕行方向)，对电源而言，当绕行方向从负极进电源时，其电动势前写“+”号，否则写“-”号；对电阻而言，当绕行方向与流过电阻的电流正方向相同时，该电阻ACBR1R2R3E1E2I1I2I3abE1,r1RIE2,r2aE1,r1RIE2,r2的IR项前写“+”号，否则写“-”号。回路：是指电路中由若干支路组成的一个闭合的部分。一个电路可以包含许多回路，但它们的方程并非都是独立的，而电路中所有的独立回路方程...