师:同学们,今天我们一起来复习高二物理粤教版必修三第三章恒定电流的章末内容。首先回顾本章基本概念。

  电流的微观表达式由定义式(i = \frac{q}{t})推导而来。用单位体积内自由电荷个数(n)乘以单个自由电荷电量(q),再乘以均匀导体体积(LS),可求出通过均匀导体横截面的总电量(q)。因为长度(l)除以时间(t)等于速度(v),所以得到电流微观表达式(i = nqSv)。电流强弱和方向都不随时间改变的电流,叫恒定电流,也就是直流。

  电压方面,要注意额定电压,它是用电器正常工作时的电压。电阻的比值定义是(r = \frac{u}{i})。伏安法就是用电压表测导体两端电压,用电流表测通过导体的电流,从而求出导体阻值的方法。以纵坐标表示电流,横坐标表示电压画出的导体(I - U)图像,称为伏安特性曲线。

  接着复习基本规律。

  欧姆定律:通过导体的电流与导体两端电压成正比,与导体电阻成反比,表达式(i = \frac{u}{r})。电阻定律:在一定温度下,均匀导体的阻值与它的长度成正比,与它的横截面积成反比,表达式(r = \rho\frac{l}{s}),这也是电阻的决定式,其中比例常量(\rho)称为电阻率,它是衡量材料导电性能的物理量,一般金属的电阻率随温度升高而增大。

  电阻串并联规律:电阻串联分压,串联电路电流处处相等,电阻两端电压与阻值成正比,总电压等于各电阻电压之和;电阻并联分流,电路两端电压相等,各支路电流与阻值成反比,总电流等于各支路电流之和。

  三个基本实验是重点和难点。

  实验一:描绘小灯泡的伏安特性曲线。该实验通过调节滑动变阻器控制电路,用伏安法测量电压和电流的多组数据,从而描绘小灯泡伏安特性曲线。

  实验二:测定金属丝的电阻率。由电阻定律表达式(r = \rho\frac{l}{s})可推导出电阻率表达式(\rho = \frac{rs}{l})。我们可以用螺旋测微器测量金属丝直径,求出横截面积(s);用毫米刻度尺测量金属丝有效长度;再利用伏安法测量金属丝阻值,将数据代入表达式,就能求出金属丝的电阻率。

  实验三:电表的改装。同学们在初中已认识电压表和电流表,知道电压表内阻很大,电流表内阻很小,也知道它们有不同量程。学习电表改装后,就明白其中原因。将一个大电阻与表头串联,当电路电流为表头满偏电流时,两端电压为大电阻和表头电压之和,这样可改装成大量程电压表。将一个小电阻与表头并联,当两端电压为表头最大电压时,电流为表头和小电阻两支路电流之和,这样可改装成大量程电流表。

  为更好掌握本章电学实验,要理解好实验电路的控制部分和测量部分。先复习测量部分。

  把电阻两端电压称为(u_{真}),通过电阻的电流称为(i_{真})。电流表内接时,电流表的示数为真实值,即(I_{A} = i_{真}),电压表的示数为电阻和电流表两端电压之和,(U_{测}=\frac{U_{A} + u_{真}}{i_{真}} > \frac{u_{真}}{i_{真}}),电阻测量值大于真实值。测量大电阻阻值时,采用电流表内接法,此时电流表两端电压远小于电阻两端电压,测量值更接近真实值,但因电流表分压作用,测量值仍偏大。电流表外接时,电压表两端示数为真实值,但电流表的示数为电阻和电压表两支路电流之和,(r_{测}=\frac{U_{测}}{I_{V} + i_{测}} < \frac{u_{真}}{i_{真}}),电阻测量值小于真实值。测量小电阻阻值时,采用电流表外接法,此时电压表的电流远小于电阻的电流,电流表的示数更接近真实值,误差较小,但因电压表分流作用,测量值仍偏小。

  再来复习控制部分。

  把电源、开关、滑动变阻器的通电部分构成的电路称为控制部分。当测量部分与控制部分串联时,称为滑动变阻器的限流式接法;当测量部分和控制部分并联时,称为滑动变阻器的分压式接法。以下三种情况要用分压式接法:负载上的电压或电流要从零开始连续可调或调节范围较大;待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的最大阻值;用限流式接法时,电路中最小电压和电流仍超过量程。

  以上是本章知识点,接下来通过分析实验例题进一步应用知识解决实际问题。

  实验一:描绘小灯泡的伏安特性曲线。有同学找到一个标有“4伏 2瓦”字样的小灯泡,想用伏安法描绘其伏安特性曲线。实验室有相应器材。

  问题一:如何正确选择合适实验器材?根据电表选择原则,在安全使用前提下要精确,电表读数要超过量程的(\frac{1}{3})。小灯泡额定电压为4伏,所以电压表应选电压表(B1);小灯泡额定电流(i = \frac{p}{u} = 0.5)安,所以要选电流表(A2)。为让电表调节范围较大,应采用滑动变阻器的分压式接法,故选滑动变阻器(R1)。

  请在虚线框内画出实验电路图,并根据电路图进行实物连接。因为小灯泡电阻小,电流表应外接,且该实验需多组电压和电流数据,所以滑动变阻器采用分压式接法。综合分析画出实验电路图,再根据电路图进行实物连接:先将电源、开关、滑动变阻器的通电部分串联,再将小灯泡、电流表串联后并联在滑动变阻器两端,最后把电压表并联在小灯泡两端。

  在某次实验测量中,电压表和电流表的示数如图所示,它们的示数是多少呢?电表读数时,最小刻度为(1)(包括(0.1)、(0.01))的电表,要估读到最小刻度下一位;最小刻度为(2)(包括(0.2)、(0.02))或(5)(包括(0.5)、(0.05))的电表,要估读到最小刻度同一位。如图,电流表量程选(0 - 0.6)安,最小刻度为(0.02)安,所以电流表读数为(0.42)安;电压表量程选(0 - 3)伏,最小刻度为(0.1)伏,要估读到最小刻度下一位,所以电压表读数为(2.60)伏。

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《物理 选择性必修3 第3章 恒定电流单元复习 逐字稿-4,527字 第5版》.docx
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