电磁学授课教案

第二单元 恒定电流 第一节 导体中的电场和电流

下周日下午我要考试，改到晚上上

1、 理解电源的作用：能够把电子从正极搬到负极，维持一定的电势差，在导体中产生持续

的电流。将电子从正极搬到负极的过程中需要克服静电场力做功！P67L1 2、 恒定电场：电流不随时间变化，导体中场强部位不为0； 3、 电流：

（1） 形成：导线中电子的定向运动；

（2） 物理意义：反映这种定向运动的强弱程度； （3） 定义式：I=Q/t ；P69L7

（4） 单位：安培，A ，ma ，ua ；

（5） 电流的方向：正电荷移动的方向（负电荷移动的反方向） 4、 电流产生的条件：

（1） 要有能够自由移动的电荷（正负离子或自由电子）； （2） 导体两端存在电压；（电压->电场->驱动力）

5、 电流究竟是标量还是矢量？（标量，电流的流向仅仅表示电流的流向而已）；

6、 电流的微观解释：I=qnvs ；q 是指每个电荷的电荷量，n 是单位体积的电荷数目，v 是电

荷沿导体的定向运动速率，S 是横截面积；P69L9

7、 参与导电的正负两种电荷的电流强度的计算方法：主要是要明确导电的是什么粒子，如

果说正负电荷同时参与导电则电荷量Q 应该是正负电荷之和，比如在电解液中就是这种情况！P70L11

8、 配套练习：速效基础演练1、3(注意要求是恒定电流，已经注明是金属导体)，知能提升

突破1（**vS

I n e m

ρ=

）

，高考考题。

第二节 电动势

1、 电动势

（1） 电源：把其他形式的能量转换为电能；

（2） 电源的作用：不断地将正电荷从负极搬到正极，从而使两极之间有恒定的电压 （3） 非静电力：电源搬动正电荷需要克服电场力做功，克服电场力的这个力就是非静电

力；

（4） 电动势：把正电荷从负极搬到正极克服电场力所作的功和搬动的电荷量之比就是电

动势。

（5） 电动势E=W/q ； 单位：V ；

（6） 方向：本身是标量，为研究方便规定由电源负极指向电源正极； （7） 物理意义：反映电源内克服静电力做功的本领，也就是将其他形式的能量转换为电

能的本领，是电源的固有属性！

2、 内阻：电源内部是由导体组成的，也有电阻；

3、 电源的两个重要参数：电动势+

内阻；

4、 电源电动势等于电源开路时两

端电压；

配套练习：1、概念理解P73L4,L5

P74知能提升突破1,2（电动势反映的是非静电力做功的能力，不能说做的功越多电动势越高）；

第三节 欧姆定律

1、 电阻：

（1） 定义：;U R I =

L

R S

ρ=;其中ρ为电阻率； （2） 单位：欧姆,,K M ΩΩΩ,换算差1000； （3） 物理意义：导体对电流的阻碍作用大小；

2、 欧姆定律

（1） U I R

=

; （2） 适用条件：金属和电解液导电（纯电阻导电）；概念判断：P75L1，p79速效基础

演练T2答案AC ，特殊情况：电流通过的是一段导线，0电阻；

3、 导体的伏安特性曲线；建立通过导体两端的I-U 关系（I 为纵轴）；

（1） 线性元件：如果导体的伏安特性曲线是直线则为线性元件tan a=1/R;

（2） 非线性元件：伏安特性曲线不是直线，欧姆定律已经不适用（等效的电阻可以

看斜率）；L79T3；

4、 伏安法测电阻：

（1） 原理：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；

（2） 电路接法有两种：

a. 内接法

电压表读数：U v = U A+ U R ，电流表读数：I A= I R ;

V R

CE T A R

U U R R I I =

>=;实验得到的结果偏高；主要是电压表引入了误差； 适合大电阻的测量（电流表的分压作用就小）

b. 外接法

电压表读数：U v = U R ；电流表读数：I A = I V+ I R ;

V R

CE T A R

U U R R I I =

<=,实验值偏低，主要是电压表分流引入了误差； 适用于小电阻的测量

（3） 测量电路的选择：

A ． 定量判定法：

（a ） 若

;x V

A x

R R R R >即x A V R R R >则表示被测电阻比电流表的电阻大很多，电流表的分压作用就会很小，因此采用内接法；

（b ） 若

;x V

A x

R R R R <即x A V R R R <分流作用就会很小，因此采用外接法；

（c ） 若

;x V

A x

R R R R =即x A V R R R = B ． 试触法

如果不知道被测电阻的大概值，那么可以采用试触法，操作如下：

首先把电压表的一端空置，按照1法接一下，再按照2接一下，看电流表示值变化，如果很大，表示被测电阻是大电阻，应采用内接法；

变化不大，则采用外接法；

5、 滑动变阻器的两种接法；

（1） 限流接法：

主要是控制负载R 中的电流不超过许用值；

负载电压变化范围：

ER

E R R +:;

局限性，电压不能从0开始变化

（2） 分压接法

电压变化范围可以从：0-E ；

（3） 两种接法的比较：

A ． 都可以分压限流；

B ． 在相同负载电压下，限流法消耗功率要小；

（4） 选择原则：

A ． 要求电压变化从0开始连续变化的，应采用分压

式接法；

B ． 如果用限流接法但是电流超出量程，也应该采用分压式；

C ． 如果变阻器的电阻远小于被测电阻，应采用分压式；并联的部分的电阻接近

于变阻器中并联进去的电阻，电压变化会均匀； D ． 两个电阻差不多时，应作限流器；

设计电路之前务必考虑如下几个问题：

（1） 每个表的量程够不够用，利用程度大不大； （2） 电压或者电流的调节范围够不够； （3） 调节的过程中电压的变化是否均匀 配套练习：P77L7；p79L9

第四节 串并联电路

1、 串联电路的基本特点和性质：①各处电流相等

②总电压等于各部分电压之和 2、 性质：

a. 总电阻等于各部分电阻之和12n R R R R =++??????+；

b. 电压分配关系：各电阻两端的电压跟他们的电阻值成正比，即：

11

22

U R U R =; c. 功率分配关系：

11

22

P R P R =; 3、 并联电路的基本特点：

①各支路电压相等

②总电流等于各部分电流之和 4、 性质

a. 并联电路总电阻：

121111n

R R R R =+????+； b. 电流分配关系：1122I R I R U ==;

c. 功率分配关系：2

1122P R P R U ==;

配套练习：5、 小量程的电流表 （表头）

1、 主要部分：永久磁铁+可转动线圈（通电电流在磁场中偏转）；

2、 线圈在通电之后，在磁场中偏转，偏转角和电流成正比；

3、 主要参数：a 、内阻R g ；b 、满偏电流I g ; 指针偏转到最大刻度时的电流 c 、满偏电

压U g ,对应于满偏电流时的电压；U g=I g R g

4、 注意：I g U G 一般比较小，若通过表头的电流过大，会损坏表头！ 6、 把小量程的表头改装成大量程的电流表

G

();;;

1

;

1g g g g g g g g

g g I R I I R I R R I

R I I I I I R

R n =-==--=-电流放大倍数n= G

U ();(1);g g g g g g g

U I R R U

R R R I I R =+=

-=-;(1);

g g

g U

n I R R R n =

=-8//86//3

ab R =+(4//410//10)//7

ab R =+12345()//()//ab R R R R R R =++12345

[(//)(//)]//ab R R R R R R

=+A 、 原理：扩大电流测量范围：并联一个分流电阻 原理分析:由并联电路的特点： B 、扩大电流测量电压的范围：原理：串

联一个分压电阻，电路图见下：

原理自己分析

电压放大倍数

配套练习：P83L3，L4，P85L9 专项练习：

1、 电路的简化：

求ab 之间的等效电阻

方法一：在导线上移动节点 a 图中

b 图中

左图中R1=R2=R3=R4=300Ω，R5=600Ω,试求开关S 断开和闭合时a 和b 之间等效电阻。

断开时： 闭合时：

R R g I g

1233ab R R R R =++=Ω1234//// 1.33ab R R R R R =+=Ω14

//0.5ab

R R R ==Ω

提高训练：

左图所示的是直流电机的一种调速电阻，它由四个固定电阻串联而成。利用几个开关的闭合和断开，可以得到多种电阻值。设每个电阻都是1Ω，试求在下列三种情况下ab 之间的电阻值：

（1）S1和S5闭合，其他断开； （2）S2，S3和S5闭合，其他断开； （3）S1,S3,S4闭合，其他断开

答案：（1）

（2）

（3） 总结：上面小试牛刀了一下大学课本里面的习题，解决这类问题的关键就在于首

先要对电路进行必要的简化，将电阻两个端点在导线上进行移动。如果说三个电阻，其中任意两个都是并联，那么这三个电阻都是并联关系！大部分的简化习题利用这个方法基本都可以解决！

书上的简化联系：P83左边示例讲解一下 重点讲解P84例题6

2、 电流表和电压表的使用

A 、 接入方式:电压表也被测电阻并联，电流表和被测电阻串联，应注意“+”级接线柱

接电势的高端，对于电流表电流应该是从“+”级流入。 B 、 内阻对电路的影响：（1）电流表，理想的情况下内阻为0，实际情况内阻有，但比

较小，理想电压表内阻为无穷大，实际为有限值

C 、 什么时候需要考虑内阻的影响：就电流表来讲，如果串联的电阻相比于电流表的电

阻大的不多，电压表并联的电阻小的不是太多就应该要考虑这种效应了，其实前面讲到欧姆定律内接法外接法已经考虑这个问题了 D 、 量程的选取：尽可能使指针偏转的角度越大越好；

3、 电压表和静电计的区别

共同点：都可以用来测电压； 区别：

（1） 原理上：电压表其实是一个电流表串联一个电阻得到，因此要使电压表有读数

前提就是要有电流通过，而静电计和验电器一样是利用感应出来的电荷在电场力的作用发生偏转来测量电势差的。

（2） 应用：电压表用于测量电路两端的电压，而静电计一般使用在静电场中测平板

电容两端的电压（思考：电压表为什么不能测平板电容两端的电压？）

（3） 对原电路的影响：电压表由于有内阻的存在，有电流通过，必然会对原电路造

成影响，而静电计其实就是一个平板电容。（思考：静电计能不能用于直流电路的电压测量？ 答案：一般是不行的，因为直流电路的电压不够大，使得静电

1g r R =

21R R >>21R R >>21121212

1221();

////.5U=()////g g g g g g g g g g g U I r R r R r R I r I r R r R R r R R R R r R R =+=+++=-0；

；1

g r R =000102210.50.5;

2;

v v

v U U U R U R R R R R R +

=+=-00

0102210.5()0.5();(2);

v v

v U U U R r U R r R R R R R r +

+=++=--计的电荷量不够多，偏转不够大）

参考例题：P85L8

4、 照明电路的串并联问题

电线分两种：火线+零线，零线上电势为0，安全，火线不安全，保险丝应该安装在火线上；输送线路是存在电阻的，因此要考虑电线电阻对用电器的影响。 参考习题P86左边例题

其余练习：p86T3，P87智能提升突破T1,，高考考题1,2,3

实验探究 把电流表改装成电压表

1、 测量电流表的内阻原理：

如右图所示，a 、首先将开关断开，调节R 2

的指针满偏；

B 、保持R 2 不动，接下来闭合开关，调节R1使得A 的指针半偏。此时

但是这个结论是有前提 条件的；要求 为什么呢？ 其实这种做法思路很简单，在整个电路电流不变的前提下，并联那一部电流表电流减半分流到R 1 上去了，因此R 1的电阻必然等于电流表的电阻，但是因为接入R 1整个电路的总电阻必然减小，总电流是必然增大，要使这种影响尽可能的小，那就要求 2、 上面得到电流表的内阻之后，再串联一个电阻就可以将量程扩大的电压表；

3、 误差分析：总电流增大之后，电流表的电流还是不变，那么电阻R 1的电流必然增加，并

联电路里面电流越大，电阻越小，因此R 1

因此当R2>>R1时。可以看出 另外，可以验证r g >R 1;

4、 半偏法测电压表内阻

原理图 操作方法：

1、 首先调节R 使得电压表满偏，得到R 1;

2、 再调节R 使得电压表半偏，得到R2；

3、 电压表内阻

如果考虑电源内阻，结果如何？自己推导

W UIt

=

W UIt

=

2

2;

U

W I Rt t

R

==

6

11 3.610

kW h J

=?=?

度

相关练习：P92考题1

第五节焦耳定律

1、电功

实质：电流时由自由电荷组成，在电场力的作用下定向移动做功，

表示：电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流、通电时间成正比；

注意：这个公式适用于任何情况，特别在纯电阻电路中：

单位：J；常用的还有：度，

物理意义