高中物理一轮复习知识点汇总：第九章恒定电流

第九章 恒定电流

知能图谱

22R =2q I t

U W Q W UIt

Q P P UI

Q I Rt W Q

P I R P P l

S

U

I R E I R r

Q I Rt ρ=

=====>>=

+=热热电流：电阻：定值电阻、可变电阻概念电压：内电压、路端电压

电动势E

纯电阻电路

电功、电热

非纯电阻电路

热电阻定律：R=

恒定电流

部分电路的欧姆定律：=

定律欧姆定律

闭合电路的欧姆定律：焦耳定律：电流：电流表电压：电压表电流表内接电路和外接电路测量

伏安法

电阻

滑动变阻器的分压、限流接法

多用电表

电动势和内阻：仪器和电路的选择简单的逻辑电路电路

简单的集成电路

一、电流 电阻 电阻率

知识解读（一）

1、定义：物理学中把流过导体某一横截面的电荷量q 跟所用的时间t 的比值叫做电流。

2、定义式：q

I t

=

3、单位：3

6

11C/s,110mA 10μA A A ===

4、方向：规定正电荷向移动的方向为电流的方向，在金属导体中，电流方向与自由电子定向移动的方向相反。电流是标量，因此电流不遵循平行四边形定则。

5、物理定义：表示电流强弱程度的物理量。

6、电流的形成及条件

（1）形成：电荷的定向移动形成电流。

（2）条件：存在自由电荷；导体两端有电势差。

说明：电子定向移动速率约为5

10/m s -，电子热运动的速率约为5

10/m s ，而闭合开关瞬间，各处以光速建立恒定电场，各处自由自子几乎同时定向移动，电流传导的速率为光速8

310/m s ⨯。

知能解读（三）电压

1、定义：电路中两点间的电势差叫做电压。

2、电压是产生电流的条件。

导体中两点间存在的电压，电荷在电势不等的两点间定向移动，就产生电流。电场力对电荷做功：=W qU 电。

可见，电压越大，移动单位电荷做功越多，所以电压可视为描述电场力做功大小的物理量（将电场能转化为其他形式的能）。

知能解读（四）电阻

1、定义：导体两端的电压与通过导体的电流的比值叫做电阻。

2、定义式：U R I

=

。 3、单位：欧姆，简称欧，符号：Ω。

4、物理定义：反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。 知能解读（五）电阻定律

1、内容：同种材料的导体，其电阻R 与它的长度l 成正比，与它的横截面积S 成反比；导体电阻还与构成它的材料有关。

2、表达式：l

R S

ρ

=

（决定式）

3、电阻率ρ由导体材料本身的性质决定，还与温度有关。

（1）随温度的升高而增大，如金属材料，可制成电阻温度计。 （2）随温度的升高而减小，如半导体材料。

（3）几乎不受温度的影响，如锰合金、镍铜合金，可用来制造标准电阻。 4、U R

=

与l

R ρ=的比较

方法技巧归纳

方法技巧 电流的求解方法 方法指导（

1）利用定义式q

I t

=求解电流的大小，公式中q 是通过导体横截面的电荷量。

（2）利用I nq s υ=求解电流的大小，这是电流的微观表达式，υ为电荷定向移动的速率，S 为导体的横截面，n 为导体单位的自由电荷数，q 为每个自由电荷的电荷量。

（3）利用等效法求解电流的大小，如电子绕电子核的运动可等效为环形电流，电子绕原子核做圆周运动时，若周期为T ，利用等效法可求解电流e I T

=

。

易错易混辨析

易错易混 对公式U

R I

=

错误认为R 与U 成正比，R 与I 成反比。 电阻表示导体对电流的阻碍作用的大小，它由导体本身的性质决定，与导体两端所加的电压及通过它的电流无关。

高考能力培养

高考能力（一）考纲解读

推理能力

二、电源 欧姆定律 知识能力解读

知能解读（一）电源

1、定义：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

2、作用：使导体（或电路）两端保持一定的电势差（或电压）。 知能解读（二）电源的电动势及内阻 1、电动势

（1）定义：在电源内部非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功W 跟被移动的电荷量q 的比值。

（2）定义式：W

E q

=

。电动势在数值上等于非静电力把1C 的正电荷在电源内从钡极移送到正极所做的功。

（3）单位：伏特（V ）

（4）物理意义：反映电源反其他形式的能转化为电能的本领。 2、内阻

（1）定义：电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫电源的内阻。 （2）决定因素：内阻由电源自身的特点决定。

1、内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。

2、公式：U I R

=

。 3、适用条件：欧姆定律适用于金属导电和电解液导电，不适用于气体导电。 4、导体的伏安特性曲线

（1）定义：用纵轴表示电流I ，用横轴表示电压U ，画出的I U -图线做导体的伏安特性曲线。如图所示是金属导体的伏安特曲线。

（2）斜率的物理意义，在I U -图中，图线的斜率表示导体电阻的倒数，即1

I k U R

=

=。图线的斜率越大，电阻越小。

（3）线性元件：适用于欧姆定律的导体（如金属、电解液等）的伏安特性曲线为一条经过坐标原点的直线。具有这一特性的电学元件叫做线性元件。

（4）非线性元件：对欧姆定律不适用的导体和元件（如半导体、气体等），电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线，这种电学元件叫做非线性元件。

串联电路

并联电路

电流

各处电流都相等，即

12n I I I I ====…

12n I I I I ==+…+

电流分配和电阻成反比，即

1122n n I R I R I R U ====…

电压

12n U U U U =+++…

电压的分配和电阻成正比，即

3

121231n n

U U U U R R R R =====… 各支路两端电压都相等，即

123n U U U U U =====…

总电阻

总电阻等于各电阻之和，即

12n R R R R ==+…+

总电阻的倒数等于各电阻倒数之和，即

1111

=+++R R R R 12n

总… 功率

功率分配与电阻成正比，即

21

212n n

P P P I R R R ====… 功率分配和电阻成反比，即

21122n n PR P R P R U ===…

知能解读（五）闭合电路的欧姆定律

1、闭合电路：用导线把电源、开关、用电器连接起来组成闭合电路。

2、构成：外电路与内电路，如图所示。

（1）外电路：电源两极之外的电路叫外电路，外电路两端的电压叫外电压，也叫路端电压，用U 外表示。

（2）内电路：电源内部的电路叫内电路，内电路两端的电压叫内电压，用U 内表示。

3、闭合电路的欧姆定律

（1）内容：闭合电路的电流与电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。

（2）公式：

E

I

R r

=

+

。

（3）闭合电路的欧姆定律的几种表示形式

①电流形式：

E

I

R r

=

+

。说明了决定电路中电流的因素：电流与电源电动势成正比，与电路总电阴成反比。

②电压形式：+

E U U E IR Ir E U Ir

=+=+=

外内外

、、。表明电源电动势在数值上等于内、外电压之和。

说明：

E

I

R r

=

+

适用于外电阻为纯电阻的闭合电路；+

E U U E U Ir

=+=

外内外

、、适用于任何电路；

E

I

R r

=

+

只适用于一段电路，也叫部分电路的欧姆定律。

4、闭合电路中的两个常用关系

（1）路端电压U

外

与干路电流的关系

①表达式：=

U E Ir

-

外

，对于给定的闭合电路，电源的电动势E和内阻r可认为是常

数，所以由表达式和U

外

与I成一次函数的关系，且随I的增大，U

外

将减小。

U外

I0

O

E

②U I

-

外

图线（如图所示）：

a、图线在纵轴上的截距等于电源的电动势E，在横轴上的截距等于外电短路时的电流00

,

E

I I

r

=。

b、图线斜率的绝对值等于电源的内阻，即

E U

r

I I

∆

==

∆

。

（2）路端电压与外阻电阻的关系

当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。

知能解读（七）闭合电路中的功率

1、电源的总功率

指电源对闭合电路所提供的电功率，等于内、外电路消耗的电功率之和。

P EI =总（普遍适用）

()2

2E P I R r R r

==++总（只适用于外电路是纯电阻的电路）

2、电源内阻消耗的功率

2

P I r =内

。 3、电源的输出功率，即外电阻消耗的功率

P U I 出外=（只适用于外电阻是纯电阻的电路）

4、电源的输出功率与外电阻的关系

（1）当外电阻为纯电阻时，设电源电动势为E 、内阻为r ，与R 组成回路，则电源的输出功率()

()

()

2

22

2

2

2

2

44E E R

E P I R R R r R r Rr

R r r

R

==

=

=

+-+-+，当R r =时，P 有最大

值，即2max

4E P r

=。函数关系如图所示。

（2）图像分析

①当R r R P <出时，越大，越大。

②当2

==4E R r P r

出时，为最大值。 ③当R r R P >出时，越大，越小。 5、电源的功率

()1=

=1U I U P IR R r

P EI E I R r R r R

η====+++外外出

总 方法技巧归纳

方法技巧（一）分析动态电路问题的常用方法

方法指导（1）程序法：基本思路是“部分—整体—部分），即从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判断R 总的变化情况，再由欧姆定律判断I 总和U 端的变化情况，最后再由部分电路欧姆定律确定各部分的变化情况。即

I R R I U U ⎧⎪−−−→−−−→−−−→−−−→⎨⎪⎩分增大

增大减小增大局总总端减小

减小

增大

减小

分

（2）直接法：即直接应用“部分电路中R I U 、、的关系”中的两个结论。 ①任一电阻R 阻值增大，必将引起该电阻中电流I 的减小和该电阻两端电压U 的增大。 ②任一电阻R 阻值增大，必将引起与之并联的支路中电流I 并的增大和与之串联的各个电阻电压U 串的减小。

（3）极端法：因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端云讨论。

方法技巧（二）分析含电容器电路的方法

方法技巧（1）极板间的电压：电容器与它并联的用电器的电压相等，与电容器串联的电阻不分压，电阻两端电压为0。

（2）充放电电流方向：一般根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。

（3）计算带电荷量的变化：如果变化前、后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始、末状态电容量荷量之差；如果变化前、后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始、末状态电容量电荷量之和。

方法技巧（三）电表的改装与计算

方法指导电表的改装问题，实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，具体分

小量程的表头()

,

g g

G I R

改装成电压表V

小量程的表头()

,

g g

G I R

改装成电压表A

改装原理图

扩大后量程U I

R的作用分压分流

分压或分

流电阻R

g

g

U

R R

I

=-或

()1

g

g

U

R n R n

U

⎛⎫

=-=

⎪

⎪

⎝⎭

g g

g

I R

R

I I

=

-

或

()1

g

g

R I

R n

n I

⎛⎫

==

⎪

⎪

-⎝⎭

改装后

电表内阻

V g

R R R

=+或

V

g

U

R

I

=

g

g

PR

RA

R R

=

+

或

g g

I R

RA

I

=

方法技巧（四）闭合电路的欧姆定律及图像问题

方法技巧如图所示为电源的U I

-图像。U为电源的路端电压，I为干路电流，由闭合电路欧姆定律可得U E Ir

=-图像是斜率为负值的倾斜直线的

易错易混辨析

易错易混误认为路端电压U随I变化的图像中横轴的截距一定是电路短路时的电流

对于纵轴起始坐标不是0的情况，可将横轴向下平移，此时图线与纵轴相交的示数仍等于E。而延长图线与横轴的交点，如图1-9-14中的P点才是0

U=

外

、外电路短路时的电流

E

I

r

=。为防止出错，也可以由斜率求电源内阻，

131

603

U

r

I

∆-

==Ω=Ω

∆-

。

高考能力培养

内容

要求

考纲解读

欧姆定律 Ⅱ 理解和掌握欧姆定律并能用来解决有关电路问题 电阻的串、并联 Ⅰ 了解串、并联电路的特点 电源的电动势和内阻 Ⅰ 了解电源电动势及内阻 闭合电路的欧姆定律 Ⅰ

理解闭合电路欧姆定律的内容及适用条件，并能进行简单的计算

1.理解能力

2.推理能力

三、电功 电功率 焦耳定律

知识能力解读

知识解读（一）电功

1.定义：电流通过导体所做的功叫电功，其实质是电场力对电荷所做的功。

2.大小：W ＝UIt ＝Uq 。

3.单位：焦(J)。 说明：

(1)对任何电路，电流做的功都为W ＝UIt 。

(2)在纯电阻电路中，由于U ＝IR ，所以有W ＝UIt ，2

W I Rt =，2

U W t R

=。对于这三个公式，在纯电阻电路中都适用，而在非纯电阻电路中，只能用W ＝UIt 。 知能解读（二）电功率

1.定义：电流所做的功跟完成这些功所用的时间的比值叫电功率。

2.定义式：W

P UI t

=

=。 3.单位：瓦(W)。

4.物理意义：电功率表示电流做功的快慢。

5.公式：2

2

U P I R R

==，只适用于纯电阻电路。

知能解读（三）额定功率与实际功率

额定功率是用电器正常工作时的功率，而实际功率是用电器实际工作时的功率。

知能解读（四）焦耳定律

1.内容：电流通过导体产生的热量，跟导体的电阻、通过电流的二次方和通电时间成正比。

2.表达式：2

Q I Rt =。

3.适用范围：2Q I Rt =为电热的定义式，可以求任何电路中电流I 通过电阻R 时产生的热量。

知能解读（五）热功率

1.定义：单位时间内的发热量称为热功率。

2.公式：2Q

P I

R t

=

=。 3.单位：瓦特，符号W 。

知能解读（六）纯电阻电路与非纯电阻电路的比较

纯电阻电路

非纯电阻电路

元件特点 电路中只有电阻元件，只能把电能转化为内能 电路中除电阻外，还包括能把电能转化为其他形式能的用电器 欧姆定律 适用

不适用

能量转化

电流所做的功全部转化为内能

电流所做的功除转化为内能外还要转化为其他形式的能 电功

2

2

U W IUt I Rt t R

===

W ＝IUt

电热 2

2

U Q IUt I Rt t R

===

2Q I Rt =

元件举例

电阻、电炉丝、白炽灯等

电动机、电解槽等

方法技巧归纳

方法技巧（一）纯电阻电路与非纯电阻电路的区别

方法指导 对任何电路，电流做功均为W ＝UIt ，电流产生的热量均为2

Q I Rt =。 (1)若电流通过纯电阻电路时，能量转化示意图表示为：

，则有

P =电

22

U P UI I R R

===热；

(2)若电流通过非纯电阻电路（如电动机、电解槽等）时，能量转化的示意图表示为：

则有2

UIt I Rt E =+其他，P IU =电，2

P I R

=热。 方法技巧（二）电路故障的分析方法

方法指导 (1)断路特点：电路中发生断路，表现为电源电压不为0而电流为0；若外电路中两点间的电压不为0，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点。 (2)短路特点：电路中发生短路，表现为有电流通过电路而电压为0。

易错易混辨析

易错易混 注意区别“负载”“负荷”与电阻

“负载”或“负荷”是对用电器电功率特征的一种习惯称谓。通常说“负载”或“负荷”大，是指用电器的电功率大，并不是用电器的“电阻”大，在一般情况下，“负载”大的用电器其电阻反而小。

高考能力培养

高考能力（二）能力培养 1.理解能力 2.推理能力