第 9 章　恒定电流.ppt

第 9 章　恒定电流 第 9 章　恒定电流 §9.1　电流与电阻 §9.2　认识多用电表 §9.3　闭合电路欧姆定律 §9.4　电路中的能量转化 一、电流是怎样形成的 导体中的电荷朝一个方向移动就会形成“电荷流”，我们称它为电流。 §9.1　电流与电阻 为了反映电流的强弱，物理学把流过导体某一横截面的电荷量Q与所用时间t的比值I叫作电流，即 在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。电流常用单位还有毫安（mA）和微安（μA），1 mA=10-3 A，1 μA=10-6 A。 规定正电荷定向移动的方向为电流方向。 电流是怎样形成的　 一般情况下，金属导体中的自由电子在一刻不停地做无规则的热运动。 当金属导线与电源连接，构成闭合电路时，自由电子就会在电源产生的电场作用下发生定向移动，形成电流。 可见，导体中形成电流的条件是：给导体施加外电场。或者说，给导体两端施加电压。 二、导体的电阻 电阻定律　导体的电阻是导体本身的一种性质。导体电阻的大小与导体的材料、长度和横截面积有关。 影响电阻的因素 实验表明，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，这就是电阻定律。写成公式，则有 式中，ρ 叫作电阻率，它与导体的材料有关，反映了材料导电性能的高低。R、l、S 的单位分别是Ω、m、m2，ρ 的单位是欧姆米，符号是Ω·m。 20℃时几种常见材料的电阻率　　　　　 　Ω·m 电阻率　从常见材料的电阻率中可以看出，有些材料电阻率很小（10-8 ～ 10-6 Ω·m），适合做导体，如银、铜、铝等材料；有些材料电阻率很大（大于105 Ω·m），适合做绝缘体，如硬质陶瓷、导线的绝缘胶皮、开关盒等；还有一些材料的电阻率介于导体和绝缘体之间，我们称为半导体。另外，各种导体材料的电阻率随温度而变化。金属的电阻率随温度的升高而增大。 半导体　半导体材料的电阻率随温度的升高而减小，锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。半导体的导电性能可以由外界条件来控制，如改变半导体的温度，使半导体受到光照，在半导体中加入其他微量杂质等。 利用半导体的这种特性，可制成热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻、晶体管等各种电子元件，并且发展成为集成电路、超大规模集成电路。 三、部分电路欧姆定律 部分电路欧姆定律　通过导体的电流与导体两端的电压成正比，与它的电阻成反比。表达式为 伏安法测电阻　根据欧姆定律 ，用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流，即可求出电阻。这种测量方法叫做伏安法。 用伏安法测电阻有两种接法。图a 所示的接法为外接法，图b 所示的接法为内接法。 §9.2　认识多用电表 一、多用电表的原理 多用电表的表头　多用电表一般可用于测量电压和电流等多个电学基本参量，其核心部件是表头G。而表头就是一个小量程的电流表，它主要由永磁铁和处于永磁铁磁场中的可以转动的线圈组成。从电路角度看，表头就是一个电阻，特殊的地方在于通过它的电流的大小可以从刻度盘上读出来。 表头G 的电阻Rg 叫作表头的内阻。指针偏转到最大刻度时的电流Ig 叫作满偏电流。表头G 通过满偏电流时，加在它两端的电压Ug 叫作满偏电压。在图中，Ug=IgRg。 从表头到电压表　通常，电压表是利用表头改装而成的。由于表头G 的满偏电压Ug和满偏电流Ig 一般都比较小，所以能承受的电压也很小。面对需要测量的较大电压，应采取怎样的措施呢？ 根据串联电路的分压原理，我们在表头上串联一个分压电阻，让这个电阻分担一部分电压。这样，表头和分压电阻就一起构成了一个能够测量较大电压的电压表了。 从表头到电流表　同样地，表头G 能够直接测量的电流一般也很小（不超过毫安级）。为了扩大它的量程，可给表头并联一个阻值较小的分流电阻。这样，表头和分流电阻就一起构成了一个能够测量较大电流的电流表了。 二、表头应用的实例计算 例题1　有一表头G，内阻Rg= 1 kΩ，满偏电流Ig = 100 μA，把它变成量程为2 V 的电压表，要串联一个多大的电阻R ？改成电压表后的内阻RV 有多大？ 例题2　 将例题1 中表头G 变成量程为1 A 的电流表，要并联一个多大的分流电阻R ？ §9.3　闭合电路欧姆定律 一、电源　电动势 电源　电路中要形成持续的电流，电路两端必须有恒定的电压，能起这种作用的装置叫作电源。干电池、蓄电池、发电机等都可作为电源。 不接用电器时，电源两极间电压的大小是由电源本身的性质决定的，电源的这种特性可用电动势表示。 电动势　 电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。电动势用符号E 表示。电动势的单位与电压的单位相同，也是伏特。 二、闭合电路欧姆定律 用导线把电源和用电器连接起来，就组成了闭合电路。 外电路　内电路　闭合电路由两部分组成。一部分是电源外部的电路，叫作