恒定电流
一.电流
要有自由电荷,导体两端形成电压。
正电荷定向移动的方向为电流的方向〔或与负电荷定向移动的方向相反〕。
通过导体横截面的电量跟这些电荷量所用时间的比值叫电流。
公式:
I?q
t
I?nqvs。其中n是单位体积内的自由电荷数,q是每个自由电荷电荷量,
S是导体的横截面积,v为自由电荷的定向移动速率。
安培,简称安,符号:A。二.电阻、电阻率
电阻:加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值。
R?U
I
R??L
S
导体的电阻反映了导体对电流的阻碍作用的大小,R越大,阻碍作用越大。
导体的电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比
电阻率:电阻率ρ是反映材料导电性能的物理量,由材料打算,但受温度的影响。金属导体的电阻率随温度的上升而变大,半导体的电阻率随温度的上升而减小,有些合金的电阻率不受温度影响。
欧姆(欧),符号?。三.欧姆定律
导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比,跟它的电阻R成反比。
I?U
R
适用与金属导电和电解液导电,对气体导体和半导体元件并不适用。
导体的伏安特性曲线:用表示横坐标电压U,表示纵坐标电流I,画出 I
的I?U关系图线,它直观地反映出导体中的电流与电压的关系。
⑴伏安特性曲线是直线的电学元件,适用于欧姆定律。
U
⑵伏安特性曲线不是直线的电学元件,不适用于欧姆定律。四.电功、电热及电功率
电功
定义是电路中电场力移动电荷做的功。
公式是W?qU,W?UIt
实质是电能转化为其他形式能的过程
电热〔焦耳定律〕
〔1〕电流流过一段导体时产生的热量。
2〔2〕Q?I2Rt?U t
2
R
〔3〕电流做功过程中电能转化为内能多少的量度。
电功与电热的关系:
电流做功将电能全部转化为内能,所以电功等于电热,即Q=W.
非纯电阻电路:电流做功将电能转化为热能和其他形式的能(如机械能、化
学能等),所以电功大于电热,由能量守恒可知W=Q+E 或UIt=I2Rt+E
其他 其他
电功率
〔1计算式:P?
?UI,对纯电阻电路还有P? ?I2R
W U
W U2
〔2〕额定功率和实际功率五.电动势〔E〕
1.反映电源把其他形式的能转化成电能本领大小的物理量。
2等于电路中通过1C电荷量时电源所供给的电能的数值。等于电源没有接入电路时两极间的电压。在闭合电路中等于内、外电路上电势降落之和,即
E?U ?U
内 外
3.电源电动势和内阻都由电源本身的性质打算,与所接的外电路无关。六.闭合回路的欧姆定律
闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路中的电阻之和成反比。
:I? E 或E?IR+Ir
R+r
适用条件:纯电阻电路。
路端电压U
与外电阻R的关系:U?IR?
E E
r?R?R?r
R?1
与电流I的关系:U?E?Ir??Ir?E
U
E
O R
电源的功率和效率。
〔1〕.功率:
①电源的功率〔电源的总功率〕:P=EI ②电源的输出功率:P =UI
E 出
③电源内部消耗的功率:P=I2r
r
④电源的效率:
??P?U?
R 〔最终一个等号只适用于纯电阻电路〕
P E R r
E
?〔2〕电源的输出功率与电流和电阻的关系
?
①电源的输出功率与电路中电流的关系 :P
? 2r? 4r=EI-I2r??r?I?E ?2
? 2r? 4r
出
I?E2r
时,电源的输出功率最大,P
m
?E24r
P出
P
m
o r R
②电源的输出功率与外电路电阻的关系:P
出
?I2R?
E2
?R?r?2
R
4r
,当R=r时也即
I=E/2r时,电源的输出功率最大, P
m
?E24r
七.串、并联电路的特点
串联电路的特点
1〔1〕电路中各处电流一样.I=I
1
=I=I
2 3
=……
1 2 3〔2〕串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和.U=U+U+U
1 2 3
2 n串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和,即R=R1+R+…+
2 n
U U
串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比,即1? 2?
U
n?I
R R R
1 2 n
串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比,即
P P
1? 2?
P
n?I2
R R R
1 2 n
并联电路的特点
1 2 3〔1〕并联电路中各支路两端的电压一样.U=U=U=U
1 2 3
1++2 3〔2〕并联电路子路中的电流等于各支路的电流之和I=I