(二).欧姆定律部分: 1.导体中电流跟电压的关系: (1)同一导体中的I闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻鐔兼⒒鐎靛壊妲紒鐐劤缂嶅﹪寮婚悢鍏尖拻閻庨潧澹婂Σ顔剧磼閻愵剙鍔ょ紓宥咃躬瀵鎮㈤崗灏栨嫽闁诲酣娼ф竟濠偽i鍓х<闁绘劦鍓欓崝銈囩磽瀹ュ拑韬€殿喖顭烽幃銏ゅ礂鐏忔牗瀚介梺璇查叄濞佳勭珶婵犲伣锝夘敊閸撗咃紲闂佺粯鍔﹂崜娆撳礉閵堝洨纾界€广儱鎷戦煬顒傗偓娈垮枛椤兘骞冮姀銈呯閻忓繑鐗楃€氫粙姊虹拠鏌ュ弰婵炰匠鍕彾濠电姴浼i敐澶樻晩闁告挆鍜冪床闂備胶绮崝锕傚礈濞嗘挸绀夐柕鍫濇川绾剧晫鈧箍鍎遍幏鎴︾叕椤掑倵鍋撳▓鍨灈妞ゎ厾鍏樺顐﹀箛椤撶偟绐炴繝鐢靛Т鐎氱兘宕ラ崨瀛樷拻濞达絿鎳撻婊呯磼鐠囨彃鈧潡鐛径濞炬闁靛繒濮烽鎺旂磽閸屾瑧鍔嶅畝锝呮健瀹曘垽鏌嗗鍡忔嫼闂傚倸鐗婄粙鎾存櫠閺囥垺鐓欓柛鎰叀閸欏嫭銇勯姀鈩冾棃妞ゃ垺锕㈡慨鈧柨娑樺楠炴劙姊虹拠鑼闁稿绋掗弲鍫曟寠婢规繆娅i埀顒佺⊕鑿уù婊勭矒閺屾洝绠涙繝鍌氣拤缂備讲鍋撻悗锝庡枟閻撴稑霉閿濆洦鍤€濠殿喖绉堕埀顒冾潐濞叉牕鐣烽鍕厺閹肩补鍨鹃悢鐓庣畳鐎广儱妫欓惃鎴犵磼鏉堛劍宕岀€规洘甯掗埢搴ㄥ箳閹存繂鑵愰梻鍌欒兌鏋い鎴濇楠炴垿宕惰閺嗭箓鏌¢崶銉ョ仼缂佺媭鍣i幃宄扳枎濞嗘垵鐭濋梺绋款儐閹瑰洭寮崘顔肩<婵炴垶菤閸嬫挻绻濆顓犲弮濠碘槅鍨拃锕€危婵傚憡鐓欓柤鎭掑劜缁€瀣叏婵犲啯銇濈€规洦鍋婂畷鐔碱敆閳ь剛绮e☉銏♀拺闁告縿鍎辨牎闂佸湱枪婢т粙宕氶幒鏃傜<婵☆垳枪娴滄繈姊洪崨濠傚闁哄懏绻堝畷銏$鐎n偀鎷洪梻渚囧亝缁嬫垵鐣甸崱妯肩濞达絽鍟跨€氼厼鈻嶉悩鐐戒簻闁哄稁鍋勬禒锕傛煟閹捐泛鏋戠紒缁樼箞濡啫鈽夊▎蹇fП闂備焦濞婇弨杈╂暜閻愬灚顫曢柟鐑樻尰缂嶅洭鏌曟繛鍨姕閻犲洨鍋ゅ铏规嫚閳ヨ櫕鐏嶉梺鑽ゅ暱閺呯娀濡存担鑲濇棃宕ㄩ鐘插Е婵$偑鍊栫敮鎺斺偓姘煎墰缁牊寰勯幇顓犲帾闂佸壊鍋呯换宥呂hぐ鎺撶厽闁规崘娉涢弸娑㈡煟閹垮啫浜扮€规洖鐖兼俊鎼佹晜鐟欏嫬顏虹紓鍌氬€烽懗鑸垫叏閻戣棄纾婚柕鍫濐槸閽冪喐绻涢幋娆忕仼闁绘挻鐩弻娑㈠箛閳轰礁顬嗗┑鈥冲级閸旀洝鐏冮梺缁橈耿濞佳勭濠婂嫨浜滈柟瀛樼箥濡偓閻庢鍣崑濠傜暦閹烘鍊烽柡澶嬪灩濡绢喖鈹戦悩顔肩伇婵炲鐩棟濞寸厧鐡ㄩ崕鎾荤叓閸ャ劎鈯曢柍閿嬪灴閹綊宕惰缁狙囨煕閻愬樊妲归柕鍥у椤㈡洟濮€閳哄倐锕傛煟閹惧崬鈧繈寮婚垾鎰佸悑閹艰揪绲煎Ч妤呮偡濠婂懎顣奸悽顖涘笧婢规洘绺介崨濠勫幗闂佸綊鍋婇崜娆戠棯瑜斿鍫曞醇濠靛牆鈪靛┑顔硷龚濞咃綁骞戦崟顖毼╅柕澶涘娴滄牕鈹戦悩鎰佸晱闁哥姵宀稿顐g節濮橆剚妲┑鐐村灟閸ㄥ湱绮婚敐澶嬬叆闁哄啫鍊瑰▍鏇㈡煕濡吋鏆慨濠冩そ瀹曟鎳栭埞鍨沪闂備礁鎼幊蹇曠矙閹烘梻鐭夐柟鐑樺灍閸亪鏌涢銈呮灁闁告ɑ鎹囬幃宄扳堪閸曨厾鐓夐悗瑙勬礃缁矂锝炲┑瀣垫晞闁绘劕鐡ㄩ妵婵嬫煙椤斿搫鐏查柟顔瑰墲閹棃鏁愰崶銊︾槖闂備浇宕甸崰鎰垝瀹ュ鍨傞柛锔诲幖閸ㄦ繈鎮归崶銊с偞婵℃彃鐗婃穱濠囶敍閻愬瓨鏆犲銈庡亜缁夋挳鍩為幋锕€鐓¢柛鈩冾殘娴犳挳姊虹粙娆惧剱闁告梹鐟ラ锝夊箹娴e摜鍔﹀銈嗗笒鐎氼參鍩涢幒妤佺厱閻忕偛澧介幊鍛亜閿旂厧顩紒杈ㄦ尭椤撳ジ宕崘銊ょ矗闂佹崘宕甸崑銈夊蓟濞戞粠妲煎銈冨妼濡繂鐣烽幇鏉块敜婵°倓鑳堕崣鍡涙⒑閸濆嫭宸濋柛瀣洴閸┾偓妞ゆ巻鍋撻柟鑺ョ矋缁旂喖寮撮悢铏圭槇濠殿喗锕╅崢濂稿焵椤掑倹鏆柡灞诲妼閳规垿宕卞☉鎵佸亾濡ゅ懏鐓涢悗锝庡墮閺嬫盯鏌″畝瀣М妤犵偞岣块埀顒佺⊕宀e潡藝閵娾晜鈷戦梻鍫熺⊕閹兼劙鎮楀顐㈠祮闁绘侗鍣e畷鍫曨敆閳ь剛绮堥崼婢濆綊鏁愰崶銊ユ畬婵炲濮村﹢杈╂閹捐纾兼繛鍡樺笒閸樷剝绻濆▓鍨灓闁轰礁顭峰顐﹀礃椤旂⒈娼婇梺闈涚墕閹虫捇骞楅弴銏♀拺闁圭ǹ娴风粻鎾淬亜閿斿灝宓嗙€规洘鍨垮畷鐔碱敍濞戞艾骞愬┑鐘灱濞夋盯顢栭崨瀛樺€堕柕澶涜礋娴滄粍銇勯幇鈺佺仾闁瑰吋鍔欓弻宥囨喆閸曨偆浼屽銈冨灪閻熝冣槈閻㈠憡鍊婚柣锝呰嫰瀵棄鈹戦悩鍨毄闁稿鐩獮蹇涘箣閻樿尙绛忛梺鍓茬厛閸燂綁鏁愭径濠勭杸闂佸搫顦冲▔鏇㈩敊婵犲洦鈷戦柣鐔告緲閺嗚京鐥紒銏犲籍鐎规洑鍗冲浠嬵敇閻愭鍟囬柣鐔哥矌婢ф鏁幒妤€绠查柤鍝ュ仯娴滄粓鏌熼幑鎰【闁哄瀛╃换娑㈠川椤旂偓鍣板┑顔硷工椤嘲鐣烽幒鎴僵妞ゆ垼妫勬禍鍓р偓鐟板閸g銇愰幒鎴犲€炲銈嗗笒椤︿即寮查鍫熷仭婵犲﹤鍟扮粻缁橆殽閻愭潙鐏村┑顔瑰亾闂侀潧鐗嗛幊鎰邦敇閸濆嫧鏀介柣妯肩帛濞懷囨煟濡も偓閿曘倝鍩㈤幘璇插嵆闁靛繆妾ч幏娲⒑閸涘﹦鈽夐柨鏇畵閸┿儲寰勯幇顓犲弳闂佸搫娴傛禍鐐哄箖婵傚憡鐓欐鐐茬仢閻忚尙鈧娲栧畷顒勫煡婢跺ň鏋庨柟瀛樼箓缁犳椽姊婚崒娆戠獢婵炰匠鍛床闁糕剝绋戠粻鐘虫叏濡寧纭鹃柟纭呭煐閵囧嫰骞樼捄鐩掋儵鏌i幒鎴欏仮闁哄矉绲鹃幆鏃堫敍濠婂憛锝夋⒑缁嬫鍎庨柣鎺炲缁顓奸崨顏勭墯闂佸壊鍋嗛崰鎾诲储閹间焦鍊垫鐐茬仢閸旀岸鏌涢悤浣镐簼濞e洤锕ョ粋鎺斺偓锝庡亞閸樹粙姊洪棃娑掑悍缂佺姵鍨块幃姗€鏁冮崒娑氬帾闂佹悶鍎滈崘鍙ョ磾闁诲孩顔栭崳顕€宕滈悢椋庢殾闁绘ḿ绮鎰版⒑閸涘﹤鍤柛瀣閸╃偤骞嬮敂缁樻櫓缂佺虎鍘鹃崗妯兼閺夋垟鏀介柣鎰级鐎氬懐绱撳鍕獢闁绘侗鍠楀鍕箛椤掑偆鍟嬫俊鐐€栧Λ渚€宕戦幇鍏洭寮跺▎鐐瘜闂侀潧鐗嗗Λ妤呭锤婵犲洦鐓曢悗锝庡亝瀹曞矂鏌$仦鍓ф创妤犵偞锚閻g兘宕堕埞顑惧妼閳规垿顢欑涵閿嬫暰濠碉紕鍋樼划娆撴偘椤曗偓瀵粙顢橀悢灏佸亾閻戣姤鐓欑紓浣姑穱顖涚箾閻撳酣顎楅柍瑙勫灴閹瑩鎳犻浣瑰枛缂傚倷绶¢崰鏍崲閹版澘鐓濋柡鍌氱氨濡插牓鏌曡箛濠冩珕闁哄拋浜娲箰鎼达絿鐣靛銈忕細缁瑥顕i锕€绀冩い鏃傛櫕閸欏棗鈹戦悩缁樻锭婵☆偅顨婂鍐测枎瀵版繄鎳撻オ浼村礋椤撶姷鏉芥繝娈垮枛閿曘儱顪冮挊澶屾殾闁靛⿵濡囩弧鈧梺绋挎湰閸戠懓岣挎繝鍥ㄢ拻濞达絽鎲¢幆鍫ユ煙閸愯尙绠抽柟骞垮灲瀹曠厧鈹戦崼鐔割啎闂備線娼ф蹇曟閺団偓鈧懘鎮滈懞銉モ偓鐢告煥濠靛棝顎楀ù婊呭仱閺屾稑螣閸忓吋姣堝┑顔硷龚濞咃絿鍒掑▎鎴炲磯闁靛ě灞芥櫏闂傚倷鑳舵灙妞ゆ垵妫濆畷婵嗏枎韫囷絽娈ㄩ梺鍛婂姇濡﹤岣块妸鈺傜厓鐟滄粓宕滈悢濂夊殨閻犲洦绁村Σ鍫ユ煏韫囨洖顫嶉柍鍝勬噺閻撳繐顭块懜寰楊亪寮搁妶澶嬬厱婵﹩鍓﹂崕鏃堟煙椤旂瓔娈橀柟鍙夋尦瀹曠喖顢楅埀顒勊囬埡鍛拺闁硅偐鍋涙慨鈧┑鐐差槹閻╊垶銆佸鑸垫櫜闁糕剝鐟ч惁鍫濃攽椤旀枻渚涢柛搴f暬婵℃悂鍩¢崒婊冨汲闂備礁鎼崯鐘诲磻閹剧粯鐓曢幖娣灩閳绘洟鏌e☉鍗炴灈妞ゆ挸鍚嬪鍕偓锛卞嫬顏烘繝鐢靛仩閹活亞寰婃禒瀣疅闁跨喓濮撮悿顕€鏌i幇顔煎妺闁绘挻娲橀妵鍕敇閻旈浠撮梺璇查獜婵″洭鍩€椤掑喚娼愭繛鍙夛耿瀹曟繂鈻庤箛锝呮婵炲濮撮鎰板极閸愵喗鐓熼柡鍐ㄦ处閼电懓顭跨憴鍕闁宠鍨块、娆戠磼閹惧墎绐楅梻浣呵归鍡涘箰妤e啫鐒垫い鎺嶈兌閸熸煡鏌熼崙銈嗗查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

第九部分 稳恒电流

第一讲 基本知识介绍

第八部分《稳恒电流》包括两大块:一是“恒定电流”,二是“物质的导电性”。前者是对于电路的外部计算,后者则是深入微观空间,去解释电流的成因和比较不同种类的物质导电的情形有什么区别。

应该说,第一块的知识和高考考纲对应得比较好,深化的部分是对复杂电路的计算(引入了一些新的处理手段)。第二块虽是全新的内容,但近几年的考试已经很少涉及,以至于很多奥赛培训资料都把它删掉了。鉴于在奥赛考纲中这部分内容还保留着,我们还是想粗略地介绍一下。

一、欧姆定律

1、电阻定律

a、电阻定律 R = ρ

b、金属的电阻率 ρ = ρ0(1 + αt)

2、欧姆定律

a、外电路欧姆定律 U = IR ,顺着电流方向电势降落

b、含源电路欧姆定律

在如图8-1所示的含源电路中,从A点到B点,遵照原则:①遇电阻,顺电流方向电势降落(逆电流方向电势升高)②遇电源,正极到负极电势降落,负极到正极电势升高(与电流方向无关),可以得到以下关系

UA ? IR ? ε ? Ir = UB 

这就是含源电路欧姆定律。

c、闭合电路欧姆定律

在图8-1中,若将A、B两点短接,则电流方向只可能向左,含源电路欧姆定律成为

UA + IR ? ε + Ir = UB = UA

 ε = IR + Ir ,或 I = 

这就是闭合电路欧姆定律。值得注意的的是:①对于复杂电路,“干路电流I”不能做绝对的理解(任何要考察的一条路均可视为干路);②电源的概念也是相对的,它可以是多个电源的串、并联,也可以是电源和电阻组成的系统;③外电阻R可以是多个电阻的串、并联或混联,但不能包含电源。

二、复杂电路的计算

1、戴维南定理:一个由独立源、线性电阻、线性受控源组成的二端网络,可以用一个电压源和电阻串联的二端网络来等效。(事实上,也可等效为“电流源和电阻并联的的二端网络”——这就成了诺顿定理。)

应用方法:其等效电路的电压源的电动势等于网络的开路电压,其串联电阻等于从端钮看进去该网络中所有独立源为零值时的等效电阻。

2、基尔霍夫(克希科夫)定律

a、基尔霍夫第一定律:在任一时刻流入电路中某一分节点的电流强度的总和,等于从该点流出的电流强度的总和。

例如,在图8-2中,针对节点P ,有

I2 + I3 = I1 

基尔霍夫第一定律也被称为“节点电流定律”,它是电荷受恒定律在电路中的具体体现。

对于基尔霍夫第一定律的理解,近来已经拓展为:流入电路中某一“包容块”的电流强度的总和,等于从该“包容块”流出的电流强度的总和。

b、基尔霍夫第二定律:在电路中任取一闭合回路,并规定正的绕行方向,其中电动势的代数和,等于各部分电阻(在交流电路中为阻抗)与电流强度乘积的代数和。

例如,在图8-2中,针对闭合回路① ,有

ε3 ? ε2 = I3 ( r3 + R2 + r2 ) ? I2R2 

基尔霍夫第二定律事实上是含源部分电路欧姆定律的变体(☆同学们可以列方程 UP = … = UP得到和上面完全相同的式子)。

3、Y?Δ变换

在难以看清串、并联关系的电路中,进行“Y型?Δ型”的相互转换常常是必要的。在图8-3所示的电路中

☆同学们可以证明Δ→ Y的结论…

Rc = 

Rb = 

Ra = 

Y→Δ的变换稍稍复杂一些,但我们仍然可以得到

R1 = 

R2 = 

R3 = 

三、电功和电功率

1、电源

使其他形式的能量转变为电能的装置。如发电机、电池等。发电机是将机械能转变为电能;干电池、蓄电池是将化学能转变为电能;光电池是将光能转变为电能;原子电池是将原子核放射能转变为电能;在电子设备中,有时也把变换电能形式的装置,如整流器等,作为电源看待。

电源电动势定义为电源的开路电压,内阻则定义为没有电动势时电路通过电源所遇到的电阻。据此不难推出相同电源串联、并联,甚至不同电源串联、并联的时的电动势和内阻的值。

例如,电动势、内阻分别为ε1 、r1和ε2 、r2的电源并联,构成的新电源的电动势ε和内阻r分别为(☆师生共同推导…)

ε = 

r = 

2、电功、电功率

电流通过电路时,电场力对电荷作的功叫做电功W。单位时间内电场力所作的功叫做电功率P 。

计算时,只有W = UIt和P = UI是完全没有条件的,对于不含源的纯电阻,电功和焦耳热重合,电功率则和热功率重合,有W = I2Rt = t和P = I2R = 

对非纯电阻电路,电功和电热的关系依据能量守恒定律求解。 

四、物质的导电性

在不同的物质中,电荷定向移动形成电流的规律并不是完全相同的。

1、金属中的电流

即通常所谓的不含源纯电阻中的电流,规律遵从“外电路欧姆定律”。

2、液体导电

能够导电的液体叫电解液(不包括液态金属)。电解液中离解出的正负离子导电是液体导电的特点(如:硫酸铜分子在通常情况下是电中性的,但它在溶液里受水分子的作用就会离解成铜离子Cu2+和硫酸根离子S,它们在电场力的作用下定向移动形成电流)。

在电解液中加电场时,在两个电极上(或电极旁)同时产生化学反应的过程叫作“电解”。电解的结果是在两个极板上(或电极旁)生成新的物质。

液体导电遵从法拉第电解定律——

法拉第电解第一定律:电解时在电极上析出或溶解的物质的质量和电流强度、跟通电时间成正比。表达式:m = kIt = KQ (式中Q为析出质量为m的物质所需要的电量;K为电化当量,电化当量的数值随着被析出的物质种类而不同,某种物质的电化当量在数值上等于通过1C电量时析出的该种物质的质量,其单位为kg/C。)

法拉第电解第二定律:物质的电化当量K和它的化学当量成正比。某种物质的化学当量是该物质的摩尔质量M(克原子量)和它的化合价n的比值,即 K =  ,而F为法拉第常数,对任何物质都相同,F = 9.65×104C/mol 。

将两个定律联立可得:m = Q 。

3、气体导电

气体导电是很不容易的,它的前提是气体中必须出现可以定向移动的离子或电子。按照“载流子”出现方式的不同,可以把气体放电分为两大类——

a、被激放电

在地面放射性元素的辐照以及紫外线和宇宙射线等的作用下,会有少量气体分子或原子被电离,或在有些灯管内,通电的灯丝也会发射电子,这些“载流子”均会在电场力作用下产生定向移动形成电流。这种情况下的电流一般比较微弱,且遵从欧姆定律。典型的被激放电情形有

b、自激放电

但是,当电场足够强,电子动能足够大,它们和中性气体相碰撞时,可以使中性分子电离,即所谓碰撞电离。同时,在正离子向阴极运动时,由于以很大的速度撞到阴极上,还可能从阴极表面上打出电子来,这种现象称为二次电子发射。碰撞电离和二次电子发射使气体中在很短的时间内出现了大量的电子和正离子,电流亦迅速增大。这种现象被称为自激放电。自激放电不遵从欧姆定律。

常见的自激放电有四大类:辉光放电、弧光放电、火花放电、电晕放电。

4、超导现象

据金属电阻率和温度的关系,电阻率会随着温度的降低和降低。当电阻率降为零时,称为超导现象。电阻率为零时对应的温度称为临界温度。超导现象首先是荷兰物理学家昂尼斯发现的。

超导的应用前景是显而易见且相当广阔的。但由于一般金属的临界温度一般都非常低,故产业化的价值不大,为了解决这个矛盾,科学家们致力于寻找或合成临界温度比较切合实际的材料就成了当今前沿科技的一个热门领域。当前人们的研究主要是集中在合成材料方面,临界温度已经超过100K,当然,这个温度距产业化的期望值还很远。

5、半导体

半导体的电阻率界于导体和绝缘体之间,且ρ

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