第1讲 电路的基本概念与规律
ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU ,知识梳理·自测巩固
知识点1 电流
1．电流：电荷的定向移动形成电流。人为规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 2．电流的形成条件 ①要有能自由移动的电荷。 ②导体两端必须有电压。
3．电流强度：通过导体横截面的电荷量Q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫电流Q强度，简称电流。即I＝。
t
知识点2 电阻、电阻定律 1．电阻
(1)定义：导体两端的电压与通过导体中的电流的比值。 U(2)定义式：R＝，单位：欧姆，国际符号：Ω。
I(3)物理意义：导体的电阻反映了导体对电流的阻碍作用大小，R越大，阻碍作用越大。 (4)半导体和超导体
①半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。半导体有热敏特性、光敏特性和掺入杂质导电性能增强的特性。
②超导现象：当温度低于某温度时电阻减小为零的现象。 ③转变温度：导体由普通状态向超导态转变时的温度。 2．电阻定律
(1)内容、公式：导体的电阻跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比，还跟导体l的材料有关。R＝ρ。
S
(2)电阻率
RS
①计算公式：ρ＝，ρ与导体的长度l、横截面积S无关，是导体材料本身的电学性质，
l由导体的材料决定且与温度有关。
②物理意义：反映了材料对电流的阻碍作用，在数值上等于用这种材料制成的1_m长，
截面积1_m2的导线的电阻值。
知识点3 部分电路欧姆定律
1．部分电路欧姆定律：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比。其U
表达式为I＝。
R
2．欧姆定律的适用范围：金属导电、电解液导电(对气体导电不适用)和纯电阻电路(不含电动机及电解槽的电路)。
3．导体的伏安特性：导体中的电流I和电压U的关系可以用图象表示。用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，画出的I－U图象叫作导体的伏安特性曲线。
伏安特性曲线为直线的元件叫作线性元件，伏安特性曲线不是直线的元件叫作非线性元件(如气体、半导体二极管等)。
知识点4 串联电路和并联电路 1．串联电路特点
(1)等效电阻：R＝R1＋R2＋…＋Rn (2)各处的电流相等：I＝I1＝I2＝…＝In U1U2Un(3)分压原理：＝＝…＝
R1R2Rn
(4)电路两端电压：U＝U1＋U2＋…＋Un P1P2Pn(5)功率分配：＝＝…＝ R1R2Rn2．并联电路特点
1111(1)等效电阻：＝＋＋…＋
RnR并R1R2(2)各支路电压相等：U＝U1＝U2＝…＝Un (3)分流原理：I1R1＝I2R2＝…＝InRn (4)电路中的总电流：I＝I1＋I2＋…＋In (5)功率分配：P1R1＝P2R2＝…＝PnRn 3．四个有用的结论
(1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻，串联电阻增多时，总电阻增大。 (2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻，并联支路增多时，总电阻减小。 (3)不论串联电路还是并联电路，只要某个电阻增大，总电阻就增大，反之则减小。 (4)不论串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和。
思考：(1)一个很大的电阻与一个很小的电阻串联或并联后阻值有什么规律？ (2)如图所示，如果R1＝R2，当P从a→b时，总电阻大小如何变化？
[答案] (1)串联后总阻值约等于大电阻阻值，并联后总阻值约等于小电阻阻值。 (2)总阻值先增大后减小，且当P位于a、b的中点时总阻值最大。
知识点5 电压表、电流表的改装 1．电压表的改装
(1)电压表是根据串联电路的分压作用，在表头上串联一个分压电阻，并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的，如图所示。
(2)若改装后的电压表量程为U，则由U＝Ug＋2．电流表的改装
(1)电流表是根据并联电路的分流作用，在表头上并联一个分流电阻，并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的，如图所示。
UgU
R得：R＝(－1)Rg。 RgUg
(2)若改装后电流表量程为I，则由IgRg＝(I－Ig)R得R＝
知识点6) 电功、电热(焦耳定律) 1．电功和电热 (1)电功：W＝Uq＝UIt
(2)电热：计算公式Q＝I2Rt，此关系式又称为焦耳定律。 (3)电功和电热的关系
在纯电阻电路中，W＝Q；在非纯电阻电路中，W>Q。 2．电功率和热功率
(1)电功率：单位时间内电流所做的功，即P＝UI。此式适用于一切电路。
Ig
R。 I－Igg
(2)热功率：单位时间内电阻产生的热量，即P热＝I2R。 思维诊断：
(1)导体中只要电荷运动就形成电流。( × ) (2)电流有方向，所以它是一个矢量。( × ) q
(3)根据I＝，可知I和q成正比。( × )
t
(4)在小灯泡的U－I图线中，图线上某点的切线的斜率表示该点的电阻大小。( × ) U
(5)由I＝知道，通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比。( √ )
RW
(6)公式P＝UI和P＝适用于任何电路的电功率的计算。( √ )
t
自测巩固,ZI CE GONG GU)
1．铅蓄电池的电动势为2 V，这表示蓄电池( D )
A．两极间的电压一定为2 V
B．在1 s内将2 J的化学能转变为电能
C．每通过1 C电荷量，将2 J的电能转变为化学能 D．将化学能转变为电能的本领比一节普通干电池大
[解析] 铅蓄电池的电动势是2 V，但两极之间的电压(路端电压)不一定等于2 V，A错误；铅蓄电池的电动势为2 V，表示非静电力将1 C的正电荷从电源的负极移送到正极时所做的功为2 J，即电能增加2 J，与时间无关，B错误；电路中每通过1 C电荷量，非静电力克服静电力做功W＝qU＝2 J，故电势能增加2 J，即电源将2 J化学能转化为电能，C错误；电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领强弱的物理量，蓄电池将化学能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大，D正确。
2.如图所示是小王老师的电动车，它使用“48 V 0.5 kW”电机，由4个“12 V 20 A·h”的电池串联起来供电，车上前大灯的灯泡规格是“48 V 20 W”，尾灯和4个转向灯的灯泡都是“48 V 10 W”。小王老师晚值班后，骑上该车并开启前大灯和尾灯，以最大速度匀速骑行20分钟回到家。在此过程中，电动车消耗的电能至少是( A )
A．6.36×105 J C．3.6×104 J
B．6.84×105 J D．8.4×104 J
[解析] E总＝P总t＝0.5×103 W×20×60 s＋(20＋10) W×20×60 s＝6.36×105 J，故选项A正确。
3．如图所示的电路接在电源的两端，已知定值电阻的阻值分别为R1＝2 Ω，R2＝4 Ω、R3＝11 Ω，则流过三个定值电阻的电流之比为( C )
A．1C．2
21
3 3
R2＝1
B．3D．3
21
1 2
I2＝2
1，
[解析] 因为R12，且两电阻并联，两端的电压相等，所以I1
干路电流等于各支路电流之和，则通过R3的电流为I3＝I1＋I2，那么通过电阻R1、R2、R3的电流之比为2
1
3，C正确。
4．(多选)如图所示为一电阻的伏安特性曲线，其图线为一条过原点的倾斜直线，且图线的倾角为α＝45°。则下列分析正确的是( AD )
A．由图象可知流过电阻的电流与其两端的电压成正比 B．该图象的斜率即电阻的阻值，则R＝0.5 Ω C．由于该图线斜率的倒数为电阻的阻值，则R＝
1
Ω＝1.0 Ω tan α
D．当该电阻两端的电压为6 V时，单位时间流过该电阻的电荷量为3 C
U
[解析] 由于I－U图线为一直线，A正确；由于R＝，所以R＝2 Ω，B错误；不能用
I1U
公式R＝ Ω＝1.0 Ω来计算电阻的阻值，C错误；当U＝6 V时，I＝＝3 A，单位时间
tan αR流过该电阻的电荷量为3 C，D正确。
第八章 第1讲 电路的基本概念与规律—2021高中物理一轮复习学案
