(完整版)人教版高中物理选修3-1知识点全解讲解

物理选修3-1

纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率.

纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等.

非纯电阻电路：电机、电风扇、电解槽等，其特点是电能只有一部分转化成内能. 规律方法 (1) 用电器正常工作的条件：

①用电器两端的实际电压等于其额定电压

?②用电器中的实际电流等于其额定电流③用电器的实际电功率

等于其额定功率?由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器 正常工作的等效条件.

(2) 用电器接入电路时：

① 纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变. ② 用电器实际功率超过其额定功率时，认为它将被烧毁? 一、串联电路

① 电路中各处电流相同.1 = 1 1 = 1 2=1 3= ........ ② 串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和 ③ 串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和，即 ④ 串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比

.U=UI+L2+U3…… R=R+甩+…+ R

(串联电阻具有分压作用一一制电压表 )

UI U2

—

— L — I

, Un ,

⑤ 串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即

P2 , Pn R2

L —

Rn

注意：⑴允许通过的最大电流 =各串联电阻额定电流的最上值；

⑵电路的总功率=各电阻消耗的功率之和? :■、并联电路

① 并联电路中各支路两端的电压相同.

② 并联电路总电路的电流等于各支路的电流之和

③ 并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。

允许加的最大电压=允许通过的最大电流X

U=U=U=L3……

1 = 1 l+ 12+丨3 =……

1 1 1

R R[ R2

1 Rn

n个相同的电阻R并联R总=_;

两个支路时R总= ___ 特别注意：在并联电路中

三个支路时R总= ______ -增加任一支路电阻，总电阻增大 ④ 并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比

总电阻比任一支路电阻小 增加支路条数，总电阻变小

(并联电阻具有分流作用一一改装电流表 )，

即I1R= |2R=??=I nFn= U .支路电阻越小，通过的电流越大。 ⑤

并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即 P1R1

注意：⑴几条支路并联，允许加的最大电压 =和支路额定电压的最小值;

= P2R2=- =PnR,= uf.

允许的最大电流

最小的额定电压 总

R总

⑵电路的总功率=各电阻消耗的功率之和

、电源

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1 ?电源：是将其它形式的能转化成电能的装置.

2 ?电动势：单位：V。非静电力搬运电荷所做的功跟搬运电荷电量的比值，

表示电源把其它形式的能

电能本领的大小，等于电路中通过

E=W/q。

1C电量时电源所提供的电能的数值

「在数值上=电源没有接入电路时两极板间的电压, 内外电路上电势降落之和 E= U外+ U内.

3 .电动势是标量.要注意电动势不是电压；

电动势与电势差的区别（见表格）

电动势 电势差 物理意义 反映电源内部非静电力做功把其它形式的 能量转化为电能的情况 反映电路中电场力做功把电能转化为 其它形式能的情况 定义 式 E=W/q W为电源的非静电力把正电荷从电源内由负 极移到正极所做的功 U-W/q W为电场力把正电荷从电源外部由正极 移到负极所做的功 量度式 E=IR+lr=U 外+U内 动用欧姆定律间接测量 U-IR 用伏特表测量 测量 决定因素 与电源的性质有关 与电源、电路中的用电器有关 特殊情况 当电源断开时路端电压值 -电源的电动势 、闭合电路的欧姆定律 （对于给定电源：一般认为 E, r不变，但电池用久后， E略变小，r明显增大。）

（1）内、外电路

①

路：电源两极（不含两极）以内，如电池内的溶液、发电机的线圈等.内电路的电阻叫做内电阻 电路分得的电压称为内电压， ②

路的电阻叫做外电阻

闭合电路中两源两极的电压是外电压

外电路：电源两极间包括用电器和导线等

内电

r.内

，外电

R,外电路分得的电压称为外电压

（在电

）

（2）闭合电路的欧姆定律

适用条件：纯电阻电路

内容：闭合电路的电流I=E/ （ R+r）

①

跟电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比，即

研究闭合电路，主要物理量有

E、r、 R、I、U,前两个是常量，后三个是变量。

U外

②表达形式:

U内

I关系 R关系

E Ir (U 宀1

R

R r

E (U R关系 )

③

讨论：1外电路断开时（1=0）,路端电压等于电源的电动势

（即U=E）;而这时用电压表测量时，其读数略小于

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电动势（有微弱电流） 2外电路短路时（R=0,U=0）电流最大为（一般不允许这种情况，会把电源烧坏）

（3）路端电压跟负载的关系

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① 路端电压：外电路的电势降落，也就是外电路两端的电压.

U = E— Ir,路端电压随着电路中电流的增大而减小；

路端电压随外电阻变化的情况：

RJT I fl UJ,反之亦然。

② 电源的外特性曲线一一路端电压U随电流I变化的图象：

图象的函数表达：U= E— Ir

（U — I关系图线）

r当外电路断路时（即RTS ,I = 0），纵轴上的截距表示电源

的电动势E （ E = U端）;

当外电路短路时（R = 0,U = 0），横坐标的截距表示电源的短路电流 <图线的斜率的绝对值为电源的内电阻.

某点纵坐标和横坐标值的乘积为电源的输出功率，在图中的那块矩形的“面积”表示电源的输出功率， 该直线上任意一点与原点连线的斜率表示该状态时外电阻的大小；当口= =50%

注意：坐标原点是否都从零开始：若纵坐标上的取值不从零开始取，则该截距不表示短路电流。

I短=E/r ;

E/2（即R=r）时，P出最大。n

（4）.闭合电路的输出功率

① 电源的总功率：P总=IE=IU外十IU内=IU + I2r,（闭合电路中内、外电路的电流相等，所以由E = U 外+U 内） ②电源的输出功率与电路中电流的关系

:P =UXI；当If时UJ, 2I — (扌)] ? 2r 2r

2

当IJ时Uf, 表明UI有极值存大。

P IE 1r

2

r(1 I -)

2

r

r[1

2

4r

r(I

E \\2 E2

)

4r 2r

in s

当1 2r时，电源的输出功率最大，

E

Pm E；r

? ”

::: 1 ]i I 111

1粘 K罷

■JJU 斛

③电源的输出功率与外电路电阻的关系

P出 p 总

P 内 IE I2r IU

I 2 R

:( 等效于如图所示的电路）

(―^)2 RR r

E 2R

(R~Tp~4Rr

E R r

2 2

Jlf ■

A 4 JL

d|V-l 円■ q |j| ■盏

iMM HA

丿

?ifM

站

当R= r时（I=E/2r）,

电源有最大输出功率:

Pmax

4r

要使电路中某电阻 R的功率最大;

结论：当外电路的电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大。 条件R=电路中其余部分的总电阻

例：电阻R的功率最大条件是： 输出功率随外电阻R变化的图线

R= Ro+r

（如图所示）；由图象可知，

P可以有两个不同的外电阻

R和F2，不难证明r

I. 对应于电源的非最大输出功率

II. 当Rr时，若R增大，则P出减小.

IV.在电源外特性曲线上某点纵坐标和横坐标值的乘积为电源的输出功率，在图中的那块矩形的面积表示电 源的输出功率，当U= E时，P

最大。

2

应注意：对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流大小

2

④

电源内阻上的热功率：P 内=口内1 = I f。

⑤电源的供电效率

P出 IU U I2R R当电源的输出功率达最大时，n = PT 正 E I2（R r） ￡7

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⑸ 电源的外特性曲线和导体的伏安特性曲线

⑴联系：它们都是电压和电流的关系图线；

⑵区别：它们存在的前提不同，遵循的物理规律不同，反映的物理意义不同; ① 电源的外特性曲线：

在电源的电动势用内阻f一定的条件下，通过改变外电路的电阻R使路端电压U随电流I变化的图 线， 遵循闭合电路欧姆定律。

U= E— Ir ,

图线与纵轴的截距表示电动势E,斜率的绝对值表示内阻r。 ② 导体的伏安特性曲线：

在给定导体（电阻R ）的条件下，通过改变加在导体两端的电压而得到的电流 I随电压U变化的

图线；

遵循（部分电路）欧姆定律。I= U_ ;

R

图线斜率的倒数值表示导体的电阻R。

右图中a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总

电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率； （可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）

a的斜率的绝对值表示内阻大小；

。

b的斜率

的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率最大

导体的伏安特性曲线 —— 导体中的电流随随导体两端电压变化图线，叫导体的伏安特性 曲线。

区分三种图线：?电源的外特性曲线一一路端电压U随电流I变化的图象：

输出功率随外电阻R变化的图线

（U — I关系图线）

规律方法 1、 电路结构分析 电路的基本结构是串联和并联，分析混联电路常用的方法是：

节点法：把电势相等的点，看做同一点.

回路法：按电流的路径找出几条回路，再根据串联关系画出等效电路图，从而明确其电路结构 其普遍规律是：①凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点）

② 在外电路，沿着电流方向电势降低。

③ 凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。 ④ 不加声明的情况下，不考虑电表对电路的影响。

。

2、 电表的改装：微安表改装成各种表，关健在于原理

（1）灵敏电流表（也叫灵敏电流计）：符号为G,用来测量微弱电流， 电压的有无和方向. 其主要参数有三个: 首先要知：微安表的内

阻 R、满偏电流lg、满偏电压U。

满偏电流I g即灵敏电流表指针偏转到最大刻度时的电流 满偏电压Ug灵敏电流表通过满偏电流时加在表两端的电压.

以上三个参数的关系 Ug= I g Rg.其中lg和Ug均很小，所以只能用来测量微弱的电流或电压. 采用半偏法先测出表的内阻；最后要对改装表进行较对。

，也叫灵敏电流表的电流量程.

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