第十一章电路及其应用+知识点清单 高二上学期物理人教版(2019)必修第三册

新教材人教版高中物理必修第三册第十一章知识点清单目录第11章电路及其应用第1节电源和电流第2节导体的电阻第3节实验：导体电阻率的测量第4节串联电路和并联电路第5节实验：练习使用多用电表第11章电路及其应用第1节电源和电流一、电源1. 定义：能把电子从正极搬运到负极，使正、负极之间始终存在电势差的装置。

2. 作用(1)维持电路两端有一定的电势差。

(2)使电路中存在持续的电流。

二、电流1. 恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。

2. 电流产生的条件(1)导体中存在自由电荷。

金属导体导电时，定向移动的电荷是自由电子；液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子；气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。

(2)存在电势差或电压。

3. 电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。

4. 电流的定义式：5. 电流的微观表达式：I=nqSv。

其中v为自由电荷定向移动的平均速率，S为导体的横截面积，n为导体单位体积内的自由电荷数，q为自由电荷的电荷量。

6. 电流的单位：国际单位制中电流的单位是安培，简称安，符号是A。

常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)。

1 A=103 mA=106μA。

三、电流大小的计算金属导体中的电流金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I=qt计算时，q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量电解液中的电流电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I=qt计算时，q应是同一时间内通过横截面的正、负两种离子电荷量的绝对值之和环形电流环形电流的计算采用等效的观点。

所谓等效电流，就是把电荷周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流。

对周期性运动的电荷，常取一个周期，利用I=qt=qT求等效电流第2节导体的电阻一、电阻1. 定义：导体对电流的阻碍作用的大小，叫作导体的电阻。

2. 公式：R=UI。

3. 在导体的U-I图像中，斜率反映了导体电阻的大小。

斜率越大，导体的电阻越大。

二、导体的电阻率1. 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；导体的电阻还与构成它的材料有关。

(2)表达式2. 电阻率电阻率是反映导体的导电性能的物理量，由导体的材料、温度决定，与导体形状无关。

(1)计算式：ρ=R Sl。

(2)电阻率与温度的关系①金属材料的电阻率一般随温度升高而增大；②部分半导体的电阻率随温度的升高而减小，并且变化也不是线性的。

③有些合金(如锰铜合金)的温度系数很小，其电阻率几乎不随温度的变化而变化。

④当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小为零，出现超导现象。

三、导体的伏安特性曲线1. 定义：建立平面直角坐标系，用纵坐标表示电流I ，用横坐标表示电压U ，画出的导体的I-U 图线叫作导体的伏安特性曲线。

2. 特点：伏安特性曲线上某点与坐标原点连线的斜率等于电阻的倒数，即k=ΔIΔU =1R 。

如图所示某金属导体的I-U 图线，斜率越大，表示电阻越小。

3. 线性元件和非线性元件(1)如图所示，导体的伏安特性曲线为过原点的直线，即电流与电压成正比关系，具 有这种伏安特性的电学元件称为线性元件，如金属导体、电解液等。

(2)如图所示，伏安特性曲线是曲线，即电流与电压不成正比关系，具有这种特性的 电学元件称为非线性元件，如气态导体、半导体等。

四、电阻的决定式和定义式的比较R=ρlS R=UI区别意义电阻定律的表达式，也是电阻的决定式电阻的定义式，R与U、I无关作用提供了测定导体电阻率的一种方法——ρ=R lS提供了测定导体电阻的一种方法——伏安法适用范围适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液等纯电阻元件联系R=ρlS对R=UI补充说明了导体的电阻不取决于U和I，而是取决于导体本身的材料、长度、横截面积和温度五、I-U图像与U-I图像的比较图线比较内容I-U图线(伏安特性曲线)U-I图线坐标轴U—横坐标，I—纵坐标I—横坐标，U—纵坐标斜率图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻线性元件图线的形状R1>R2R1<R2非线性元件图线的形状电阻随U的增大而增大 电阻随I的增大而减小2. 非线性元件的I-U图线是曲线，如图，导体电阻R n=U n，即电阻等于图线上点(U n，I nI n)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数。

第3节实验：导体电阻率的测量一、游标卡尺1. 构造：游标卡尺主要由主尺和游标尺组成。

2. 原理：游标卡尺是利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度的。

不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度都比主尺上同样多的小等分刻度少1 mm。

3. 精度：常用的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种。

分度刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度(可精确到)10 9 mm 0. 1 mm 0. 1 mm20 19 mm 0. 05 mm 0. 05 mm50 49 mm 0. 02 mm 0. 02 mm4. 读数：若用x 表示由主尺上读出的整毫米数，K 表示游标尺上零刻度线右边第K 条 刻度线与主尺上某一刻度线对齐，则记录结果表示为(x+K×精确度)mm 。

二、螺旋测微器 1. 构造：如图所示。

2. 原理：测微螺杆P 与固定刻度G 之间的精密螺纹的螺距为0. 5 mm ，即旋钮K 每旋转一周，P 前进或后退0. 5 mm 。

可动刻度H 上有50个等分刻度，每转动一小格，P 前进或后退0. 01 mm ，即精确度为0. 01 mm 。

读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。

3. 读数：从固定刻度上读取整毫米或半毫米数，然后从可动刻度上读取剩余部分， 再把两部分读数相加得到测量值。

即测量值d=固定刻度读数+可动刻度数×0. 01 (单位：mm)。

三、金属丝电阻率的测量1. 实验思路：取一段金属电阻丝连接到实验电路中，只要测出电阻丝的电阻R 、长 度l 和直径d ，就可以计算出该电阻丝所用材料的电阻率，即ρ=SR l =πd 2R4l。

2. 物理量的测量(1)电阻的测量：按实验电路图连接实物电路。

改变滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压、电流值，通过U-I图像求得电阻R。

(2)电阻丝有效长度的测量：电阻丝长度的测量工具应选用刻度尺，在测量电阻丝的长度时，测量的并不是电阻丝的总长度，而是接入电路的有效长度l，反复测量多次，得到有效长度的平均值。

(3)电阻丝直径的测量：因为电阻丝比较细，直接用刻度尺测量会产生比较大的误差。

选择测量工具时，既要考虑使用的方便，也要考虑测量误差的大小。

3. 数据分析将三个测量值代入ρ=SRl =πd2R4l，计算得出金属丝的电阻率。

四、伏安法测电阻两种接法的比较和电路的选择1. 电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路误差来源电流表分压U测=U x+U A电压表分流I测=I x+I V电阻测量值R测=U测I测=R x+R A>R x测量值大于真实值R测=U测I测=R x R VR x+R V<R x测量值小于真实值(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若R x较小，宜采用电流表外接法；若R x较大，宜采用电流表内接法。

(2)临界值计算法R x<√R V R A时，用电流表外接法；R x>√R V R A时，用电流表内接法。

(3)实验试探法：按如图所示电路图接好电路，让电压表的可动接线端先后与a、b 处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。

五、滑动变阻器的分压式和限流式接法1. 滑动变阻器两种接法的比较限流式接法分压式接法电路图闭合开关前滑片位置滑片在最左端，以保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大滑片在最左端，开始时R两端的电压为零负载两端的电压调节范围RR0+RU~U 0~U通过负载的电流调节范围UR0+R~UR0~UR适用情况负载电阻的阻值R与滑动变阻器的总电阻R0相差不多，或R0稍大，且电压、电流变化不要求从零开始(1)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调(2)负载电阻的阻值R远大于滑动变阻器的总电阻R02. 选择原则由于限流式电路能节约能源，一般情况下优先选择限流式接法(以提高电路效率)。

但在下列几种情况下，必须选择分压式接法：①滑动变阻器总电阻远小于被测电阻，且实验要求电压(电流)的变化范围较大；②明确要求某部分电路的电压从零开始变化；③若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。

第4节串联电路和并联电路一、串、并联电路中的电流、电压、电阻关系串联电路并联电路电路图电流I=I1=I2=…=I n I=I1+I2+…+I n电压U=U1+U2+…+U n U=U1=U2=…=U n电阻电压或电流分配电压与各部分电路的电阻成正比电流与各支路的电阻成反比二、电压表和电流表的电路结构1. 常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表(表头)改装而成的。

表头的电阻R g叫作电流表内阻；指针偏转到最大刻度时的电流I g叫作满偏电流。

表头通过满偏电流时，加在它两端的电压U g叫作满偏电压。

2. 电压表的改装：由于表头的满偏电压U g和满偏电流I g一般都比较小，测量较大的电压时，要串联一个电阻R，把表头改装成电压表。

串联电阻R的作用是分担一部分电压，起这种作用的电阻常常被叫作分压电阻。

3. 电流表的改装：由于表头的满偏电压U g和满偏电流I g一般都比较小，测量较大的电流时，要并联一个电阻R，把小量程的表头改装成大量程的电流表，电阻R的作用是分去一部分电流，起这种作用的电阻常常被叫作分流电阻。

三、混联电路的分析1. 混联电路的分析解决混联电路问题，关键是简化电路，可以将电路分解为串联部分和并联部分，串联部分按串联特点分析，并联部分按并联特点分析。

基本方法是：先画出混联电路的等效电路，利用串、并联电路的基本规律、特点，灵活地选用恰当的物理公式进行计算。

无论是串联、并联还是混联，只要其中一个电阻增大，总电阻一定增大；只要其中一个电阻减小，总电阻一定减小。

2. 简化电路的原则(1)无电流的支路除去；(2)电势相等的各点合并；(3)理想导线可任意长短；(4)理想电流表电阻为零，理想电压表电阻为无穷大；(5)电压稳定时电容器可认为断路。

3. 简化电路的方法电流分支法先将各节点用字母标上，判定各支路元件的电流方向(若无电流，可假设在总电路两端加上电压后判定)，按电流流向，自左向右将各元件、节点、分支逐一画出，加工整理即可等势点排列法标出节点字母，判断出各节点电势的高低(电路无电压时可先假设在总电路两端加上电压)，将各节点按电势高低自左向右排列，再将各节点间的支路画出，然后加工整理即可四、电表的改装和校准1. 电压表和电流表的改装及其特点项目小量程电流表G改装成大量程电压表V小量程电流表G改装成大量程电流表A电路结构R的作用分压分流扩大量程的计算U=I g(R+R g)R=UI g-R gI g R g=(I-I g)RR=I gI−I gR g电表的总内阻R V=R g+R R A=RR gR+R g使用并联在被测电路中，“+”接线柱接电势较高的一端串联在被测电路中，电流从“+”接线柱流入2. 电表改装问题的两点提醒(1)无论表头G改装成电压表还是电流表，它的三个特征量U g、I g、R g是不变的，即通过表头的最大电流I g并不改变。