第一章 直流电路基础知识.docx
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第一章 直流电路基础知识.docx
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第一章直流电路基础知识
第二部分电工基础
第一章直流电路基础知识
考纲引领:
1、理解电位、电压、电流、电动势概念及单位的换算
2、掌握电阻定律、欧姆定律、电功、电功率和最大功率,能熟练进行计算
3、了解库仑定律,及其库仑力的计算
知识网络:
电流、电压
基本物理量电位、电动势
电功、电功率
直流电路的基础知识库仑定律
电阻定律
欧姆定律
最大功率输出定律
考情分析:
本章主要介绍了直流电路基础知识,概念性很强,考题多数出现在单项选择题和填空题中,所占比例不轻。
因而复习时重在基础知识的理解和记忆。
最近三年本章考试题型、分值分布
题型
年份
单项选择题
填充题
实验题
计算题
合计
2012
8分
9分
0分
0分
17分
2011
8分
12分
0分
0分
20分
2010
3分
4分
0分
0分
7分
一、直流电路基础知识
1、电路
(1)电路:
用电源、用电器、导线和开关等组成的闭合回路。
(2)电源:
把其他形式的能量转化为电能的装置。
(3)用电器:
把电能转变成其他形式能量的装置。
(4)状态:
通路、开路、短路。
(5)电路图:
用规定符号表示电路连接情况的图。
2、电流
(1)概念:
电荷的定位移动形成电流。
(2)形成条件
自由移动电荷
导体两端必须保持一定的电位差(电压)
(3)大小和方向
大小(即电流强度):
单位时间内通过导体横截面的电量(公式:
)
方向:
规定正电荷定向移动方向为电流方向。
在外电路中,电流方向由高电位指向低电位;在电源内部,电流方向由电源负极到正极。
(4)单位:
安塔(A)。
1安塔=1×103毫安=1×106微安
3、电压、电位、电动势
电压与电位比较见表1,电压与电动势比较见表2
表1电压与电位比较
物理量
概念
与参考点关系
单位
电位
电场中某点对参考点的电压,
即VA=UAB(B为参考点)
相对值,与参考点有关
伏特(V)
电压
电场中两点间的电位差,
即UAB=VA-VB
绝对值,与参考点无关
伏特(V)
表2电压与电动势比较
物理量
概念
方向
单位
电压
衡量电场力做功能力大小的物理量,
存在于电源的内、外部
由高电位指向低电位
伏特(V)
电动势
反映电源力做功能力大小的物理量,
存在于电源内部
由电源负极指向正极
伏特(V)
4、电功、电功率
(1)电功(电能)
电功:
电场力作用下电荷定向移动形成电流所做的功
定义式:
W=UIt
常用公式:
(只适用于电阻电路)
单位:
焦耳(J)
常用单位:
度(KWh)1度=3.6×106焦耳
(2)电功率:
A、电功率:
电流在单位时间内所做的功
B、定义式:
常用公式:
(只适用于纯电阻电路)
C、单位:
瓦特(w)
常用单位:
千瓦(Kw)
二、直流电路基本定律
1、库仑定律:
(1)内容:
在真空中,两个点电荷间的作用力与两个点电荷所带电荷量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比
(2)表达式:
F单位:
牛顿(N)
(3)静电恒量:
K=9×109N•㎡/c2
(4)注意点:
库仑定律只适用于计算两个点电荷间的相互作用力。
库仑定律求点电荷间相互作用力时,不用把“+”、“-”符号代入公式中,计算过程可用绝对值计算,其结果可用正、负电荷确定作用力为引力或斥力以及作用力的方向。
2、焦耳定律
(1)内容:
电流流过导体所产生的热量与电流强度平方,导体的电阻及通电时间成正比。
(2)表达式:
Q=I2RtQ单位:
焦耳(J)
(3)注意点:
纯电阻电路:
电功等于电热(W=Q)
非纯电阻电路:
电功远远大于电热(W>>Q)
电流的热效应应产生电热
3、电阻定律:
(1)内容:
在常温下,导体的电阻,与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比,并与材料的性质有关。
(2)表达式:
R的单位:
欧姆(Ω)
(3)注意点:
条件:
常温下(20℃~25℃)
电阻率(ρ):
其单位是“Ω•m”(欧米),ρ值越大,导电性能愈差。
ρ值与导体的几何形状无关,而与导体材料的性质和导体所处的条件(如温度)有关。
4、欧姆定律
(1)部分电路欧姆定律:
内容:
电路中电流与电阻两端的电压成正比,与电阻的阻值成反比
表达式:
注意点:
欧姆定律表达形式:
或U=IR,但不能用
表达,
只是计算某个量值所引用的公式
(3)全电路闭合电路欧姆定律
内容:
闭合电路中的电流与电源的电动势成正比,与电路的总电阻成反比
表达式:
注意点:
,当R增大时,I减小,Ir减小,U外增大。
当R→∞(断路),I→0,则U外=E,断路时端电压等于电源电动势。
当R减小时,I增大,则U外减小,当R=0,则U外=0,这种情况叫短路。
此时,
,由于r很小,所以短路电流I很大,可能烧毁电源,甚至引起火灾。
为此电路中必须有短路保护装置。
5、负载获得电大功率的条件(最大功率输出定理)
(1)内容:
当负载R和电源内阻r相等时,负载获得最大功率(电源输出功率最大)
(2)表达式:
当R=r时,
(3)注意点:
R指的是负载,指的是研究对象
典型例题
例1:
将一只电炉的电阻丝剪成长度相等的两段,并联后接到原来的电源上(设电源电压保持不变),功率将变为()
A、原来2倍B、原来的4倍C、原来的一半D、原来的1/4倍
答案:
B
分析:
设原电炉的电阻丝电阻为R,剪成长度相等的两段后,每段电阻阻值为
,并联后的电阻为
,当电源电压不变时,由
得
,即为原功率的4倍
误区:
剪成两段,长度变了,可能想到面积也变,导致后来的阻值为多少,却算不正确。
例2:
电路如图所示。
已知:
以0点为参考点,VA=10V,VB=5V,VC=5V,。
(1)求UAB、UBC、UAC
(2)若以B点为参考点,求各点电位和电压UAB、UBC、UAC
答案:
(1)UAB=VA-VB=10-5=5V
UBC=VB-VC=5-(-5)=10V
UAC=VA-VC=10-(-5)=15V
(2)若以B点为参考点,则VB=0
VA=UAB=5V
VC=UCB=-VBC=-10V
UAB=VA-VB=5-0=5V
UBC=VA-VC=0-(-10)=10V
UAC=VA-VC=5-(-10)=15V
分析:
解本题的关键是要明确电压与电位的关系,即UAB=VA-VB,VA=UAB+VB
误区:
电位是相对的,电压是绝对的容易混淆
例3、如图所示,当可调电阻R的触点左移时,电流表和电压表的读数将()
A、
电流表读数将增大,电压表读数将增大
B、电流表读数将下降,电压表读数将增大
C、电流表读数将增大,电压表读数将下降
D、电流表读数将下降,电压表读数将下降
答案:
C
分析:
根据全电路欧姆定律
,E和r是电源本身的特性,不会随外电路发生改变的。
当可调电阻R的触点左移时,即电阻R接入电路部分阻值减小,分母减小,电流增大,再根据UR=E-Ir可知,UR减小。
误区:
学生会直接应用UR=I•R的概念去判断UR的变化。
其答案是猜出来的。
忽略了UR=E-Ir的公式
[例4]:
如图所示电路中,电源参数E=20V,r=1Ω,R1=3Ω,RP为可调电阻,问RP的阻值为多少时,它可以获得最大功率?
RP消耗的最大功率为多少?
[答案]:
当RP=R1+r=1+3=4Ω时,
RP获得最大功率,
[分析]:
当负载电阻R和电源内阻r相等时,电源输出功率最大,同时负载获得最大功率
[误区]:
形容对象是RP,即RP是(负载R),则内阻不仅仅是r,而是R+r,学生们常常搞错。
[例5]:
某校教学大楼有教室24间,每间教室装有“220V,40W”白炽灯6只,
(1)求引入大楼照明线中的电流;
(2)若平均每日用电3小时,每月以30天计,每月耗电多少度?
[答案]:
(1)每个教室用电的功率是P=40W×6=240W
全楼用电的总功率P总=P×24=5.76Kw
又因为P总=UI,所以
(2)全楼月耗电量W=P总t=5.76×3×30=518.4kw•h=518.4度
[分析]:
可由P=UI及并联电路中I=I1+I2+……求出大楼照明线中的电流I,可由W=Pt求耗电量
[误区]:
单位换算不统一,造成结果错误
[例6]:
如图所示中,提供一只安培表,两个已知电阻R1,R2和一只单刀双掷S。
(1)试将图a连接成一个可根据全电路欧姆定律测量来知电源电动势E及内阻r的电路;
(2)用安培表测量出的电流值与已知电阻R1、R2,写出电动势E和内阻r的表达式
(a)(b)
答案:
(1)实验电路如图(b)所示
(2)电动势E和内阻r的表达式为
[分析]:
测电源电动势和内阻的方法比较多,根据图提供的实验器材,是用安培表和定值电阻测量电源电动势和内阻,应用公式E=I(R+r)测量2次即测得E和r
[误区]:
知道方法,但在整理公式时,答案很难变正确
【同步训练】
单项选择题
1、“12V,6W”的灯泡,接入6V电路中,通过灯丝的实际电流是()
A、0.25AB、0.5AC、1AD、2A
2、我们常说“负载大”是指用电设备的()
A、电压大B、电阻大C、电流大D、电能大
3、若5S内通过导体横截面的电量为10C,则导体中电流强度为()
A、10AB、5AC、2AD、0.5A
4、已知:
Va=10V,Vb=-3V,则b,a两点电压Uba等于()
A、-7VB、7VC、13VD、-13V
5、用一内阻为0.5Ω,电动势为6V的直流电源向电阻值为5.5Ω的负载供电,则电源端电压为()
A、6VB、5.5VC、5VD、0
6、将“220V,60W”的白炽灯接入36V的安全电源使用,则此灯()
A、能正常工作B、亮度暗些C、会烧坏D、不能用
7、“220V,40W”的电灯泡甲与“36V,40W”的电灯泡乙通电各1小时,则耗电多的是()
A、甲灯多B、乙灯多C、甲、乙一样多D、无法判断
8、一台直流电动机,运行时消耗功率为2.8Kw,每天运行6小时,30天消耗的能量为()
A、30度B、60度C、180度D、504度
9、已知真空中的两个点电荷Q1和Q2,相互间吸引力是F,Q1=3Q2,若将它们的距离变为原来的2倍,则它们的相互作用力是()
A、
B、
C、
D、
10、一电阻两端加15V电压时,通过3A电流,若在两端加18V电压时,通过它的电流()
A、1AB、3AC、3.6AD、5A
11、若某电源开路电压为120V,短路电流为2A,则负载从该电源获得的最大功率为()
A、60WB、240WC、400WD、600W
12、如图所示电路中,要使R2获得最大功率,R2的值应为等于()
A、R0B、R1
C、R1+R0D、R1-R0
13、有两根同种材料电阻丝,长度之比为1:
2,横截面积之比为2:
3,则它们电阻之比是()
A、1:
2B、2:
3C、3:
4D、4:
5
14、一直电源,开路时测得其端电压为6V,短路时测得其短路电流为30A,则该电源的电动势E及内阻r分别为()
A、6V,6ΩB、6V,30ΩC、6V,0.2ΩD、6V,0.6Ω
15、某一电路中,当负载电阻增大到原来的2倍,电流变为原来的3/5,则该电路原来内外电阻之比为()
A、3/5B、1/2C、5/3D、2
16、某直流电源在端部短路时,消耗在内阻上的功率是400W,则此时电流能供电给外电路的最大功率是()
A、100WB、200WC、300WD、400W
17、如图所示电路中,电源输出最大功率时,电阻R2的值为()
A、5ΩB、10ΩC、15ΩD、20Ω
18、电压的正方向是()
A、高电位指向低电位B、低电位指向高电位
C、没有方向D、无法确定
19、电路中两点间的电压高,则说明()
A、这两点间的电位都高B、这两点间的电位差大
C、这两点间的电位都大于零D、与这两点的电位无关
20、在电路中,电压与电动相同的是()
A、物理意义相同B、方向相同
C、单位相同D、存在的地方相同
21、电源电动势为3V,内阻为0.1Ω,当外电路断开时电路中的电流和电源端电压分别为()
A、0A、3AB、3A,1VC、0A,0VD、30A,0V
22、与导体电阻值的大小无关的因素是()
A、导体的材料B、导体的工作温度
C、导体的几何形状D、导体的外加电压
23、把一根阻值为R的电阻经两次对折后,作为一根导线使用,则电阻变为()
A、1/16RB、1/4RC、4RD、16R
24、有些丰导体材料具有负温度系数,当环境温度升高时,其电阻值将()
A、增大B、减小C、不变D、无法确定
25、有一未知电源,测得其端电压V=16V,内阻r=2Ω,输出的电流I=2A,则该电源的电动势为()
A、16VB、4VC、220VD、20V
26、在全电路中,负载电阻增大,端电压将()
A、增大B、减小C、不变D、不确定
27、如右图所示,当可调电阻R的触点上移时,电流表和电压表的读数将()
A、电流表读数将增大,电压表读数将增大
B、电流表读数将下降,电压表读数将增大
C、电流表读数将增大,电压表读数将下降
D、电流表读数将下降,电压表读数将下降
28、在电路中,常说的过载情况是指()
A、负载在额定功率下的工作状态B、负载低于额定功率的工作状态
C、负载高于额定功率的工作状态D、负载无能量消耗的工作状态
29、一台电动机的额定输出功率是10KW,这表明该电动机正常工作时()
A、每秒钟消耗电能10KWB、每秒钟对外做功10KW
C、每秒钟电枢绕组产生10KJ的热量D、每秒钟对外做功10KJ
30、白炽灯A为“12V,12W”,白炽灯B不“6V,12W”,白炽灯C为“9V,12W”,它们都在各自的额定电压下工作,以下说法正确的是()
A、3个白炽灯一样亮B、3个白炽灯电阻相同
C、3个白炽灯的电流相同D、白炽灯C最亮
31、如右图所示,已知电流I=2A,电压U=12V,则A和B两个网络的功率情况是()
A、A是发出功率,B是吸收功率
B、A是吸收功率,B是发出功率
C、A、B都是发出功率
D、A、B都是吸收功率
32、一位同学家里的新电表用了几个月后的读数是980,这说明他家里用电已经消耗了()
A、980J的电能B、980KW•h的功率
C、980W的电功D、980度的电能
二、填充题
1、某电流表满偏量程是10mA,已知一个电阻两端的电压为8.0V时,通过的电流为2mA。
如果将这个电阻加上50V的电压,此时电阻上的电流大小是(),()(填“能”或“不能”)再用这个电流表去测量通过该电阻的电流。
2、按电阻率的大小不同,物质可分为()、()、()。
3、电流通过导体使导体发热的现象称为()。
4、有一条长为2000m,横截面积是2mm2的铜导线(电阻率为P铜=1.75×10-8Ω•m),由电阻定律可求得其阻值R=()。
5、某导体两端的电压是6V,在2min内通过该导体任一横截面的电量是15C,则该导体的电阻为()。
6、有一个包括电源和负载电阻简单闭合电路,当外电阻的值增加到原来的2倍时,通过该电阻的电流变为原来的2/5,则内外电阻值之比r:
R=()。
7有一个“400Ω,0.25W”的电阻器,允许加在这个电阻器上的最大电压是()V,允许通过的最大电流是(),给这个电阻器加上8V的电压时,它消耗的功率是()W。
8、额定值为“220V,0.25W”的白炽灯,灯丝的热态电阻的阻值为(),如果把它接到110V的电源上,它实际消耗的功率为()。
9、甲乙两电炉,额定电压都是220V,但甲的功率是1000W,乙的功率是2000W,那么,其中()电炉的电阻较大。
10、电功的国际单位是(),电功率的国际单位是()。
11、发电机是把()能转变成()能的设备;电动机是把()能转化为()能的设备。
12、在无线电技术中,把负载电阻等于电源内阻的状态称为()。
13、有一个表头,满偏电流Ig=100μA,内阻rg=1KΩ,若要将其改装成量程为1A的电流表,需要并联()欧姆的分流电阻。
14、两个点电荷相互之间的作用力为F,如果两个点电荷的电量都变为原来的两倍,而距离也变为原来的两倍,则它们之间的相互作用力将是原来的()倍。
15、如下图:
两个电阻的伏安特性
则Ra比Rb()。
Ra=(),Rb=()
第15题第16题
16、电路如图所示,将电路处于表中的所列状态下的电压值填入表中
所示电压
S1、S2断开
S1合上,S2断开
S1、S2合上
UAB
UBC
UCD
UDA
三、实验题
1、电路如图所示
(1)、M是()表,B点接表的()接线柱;N是()表,D点接表的()接线柱。
(2)如已知电压表的读数为11V,电流表读数为0.5A,电源电阻为2,则电阻R的阻值为多少?
(3)若电源不变,已知电阻R的阻值为10,则M表和N表的读数分别为多少?
2、测量一个电源的电动势E和内阻r实验器材:
安培表、伏特表、滑动变阻器RP、单刀单掷开关
(1)连接实验原理图
(2)简要写出实验步骤
(3)写出计算电动势E和内阻r的表达式
四、计算题
1、有一导线,通过4A的电流,两端电压为2V,若把导体拉长到原来长度的3倍,并以相同的电流,求两端的电压为多少?
2、如图所示,已知R=10Ω,当开关断开时,电压表的读数为50V,当开关合上时,电压表的读数为40V,试求:
电源电动势和内阻值。
3、
如图所示电路,已知电源电动势E=30V,内电阻不计,外电路电阻R1=10Ω,R2=R3=40Ω,求
(1)S打开时,AB间的电压、R1上消耗的功率;
(2)S闭合时,AB间的电压,R2上的电流、R1上2S内产生的热量。
4、
如图所示,已知:
R1=3Ω,R2=5Ω,当开关打在1位置时,电压表的读数为6V,当开关打在2位置时,电压表的读数为8V,试求电源的电动势和内阻值。
5、一个“220V,1KW”的电热器,接在220V的电源上,求通电1小时后,耗电多少度?
产生热量多少焦耳?
6、在电路中,已知某用电器的额定功率为2.2KW,额定电压为220V,问应不应该选用熔断电流为6A的熔丝?
为什么?
7、如图所示,已知电源电动势E=12V,内电阻r=6Ω,R1=4Ω,当可变电阻R为某一个值时,电流表的读数为0.4A,求:
(1)此时可变电阻R的阻值和它消耗的功率;
(2)R为何值时,R消耗的功率最大?
最大消耗功率为多少?
此时,电源的输出功率是多少?
(3)若要使电源的输出功率最小,R又应该是何值?
电源的最大输出功率是多少?
(4)当电源的输出功率为最大时,R上消耗的功率又是多少?
8、有一台直流发电机,其端电压V=237V,内阻r=0.6Ω,输出电流I=5A。
求:
(1)发电机的电动势E和此时的负载电阻R;
(2)各项功率大小,并写出功率平衡式。
9、一台电动机,线圈电阻为0.5Ω,额定电压为220V,额定电流为4A,在额定条件下工作30min。
求:
(1)电动机的额定功率;
(2)电流通过电动机所做的功;
(3)电动机发热消耗的功率;
(4)电动机产生的热量;
(5)有多少电能转化成了机械能。
【历年高考试题】
一、单项选择题
1、在国际单位制中,电阻的基本单位为()(2008年高考题)
A、欧姆B、安培C、西门子D、库仑
2、某具有内阻的直流电源与负载电阻构成的简单供电网如右图,当开关SA打开闭合时,电压表的读数分别为12V、10V,RL=20Ω;若在SA闭合时,电路中M、N二点间发生短路,则该短路电流为()(2008年高考题)
A、3AB、30AC、25AD、无法计算
3、0.03mA=()μA=()A。
()(2008年高考题)
A、55×10-5B、5×1025×10-5
C、505×10-5D、5×1035×10-5
4、如右图所示方框A为有源二端网络,在a、b间接入电压表时,其读数为100V,在a、b间接10电阻时,测得电流为5A,那么a、b两点间的开路电压为(),两点间等效电阻为()。
( )(2009年高考题)
A、100V10ΩB、200V10Ω
C、100V20ΩD、200V20Ω
5、关于电位的概念,下列说法正确的是()(2010年高考题)
A、电位是绝对值B、电位是相对值
C、电位就是电压D、参考点的电位不一定等于零
6下列四种规格的灯泡(额定值),灯丝电阻值最小的是()(2011年高考题)
A、110V,100WB、110V,50WC、110V,30WD、110V,25W
7通常电路的()是一种严重事故,应尽力预防。
()(2011年高考题)
A、短路B、开路C、过载D、欠压
8、若将粗细均匀而电阻为36的铜丝截成等长的三段,并联在一起,成为一根较粗的铜导线,则此导线的电阻值为()(2012年高考题)
A、12ΩB、108ΩC、4ΩD、1.33Ω
9、一个电源分别接上2Ω和10Ω的负载电阻时,两个电阻上消耗的功率相等,则电源的内阻为()(2012年高考题)
A、
B、
C、
D、
二、填空题
1、电流流过电炉做功,电能转化为(),电流通过电动机做功,电能转化为(),通过电解槽做功,电能转化为()。
(2008年高考题)
2、在一段时间内,电路产生或消耗的电能与()的比值叫做电功率。
(2008年高考题)
3、电阻计算公式中(
),ρ值与导体的()无关,而与导体的()和导体所处的()有关,如温度等。
(2008年高考题)
4、现需绕制一个“220V,1KW”的电炉丝,则电炉丝的电阻值应为()Ω,流过的电流约等于(保留1位小数)()A。
(2009年高考题)
5、一个“100,0.25W”的定值电阻,它的额定电流I=()A,可以接到U=()V的电路中使用。
(2010年高考题)
6、某电路中有a、b、c三点,已知Uab=8V,Uac=3V,若取a点为参考点,则Vb=()V,Vc=()V。
若取b点作为参考点,则Va=()V.(2010年高考题)
7、由电源、()、联接导线、()四部分组成的闭合回路叫电路。
(2011年高考题)
8、导体的电阻是由它本身的物理条件决定的,金属导体的电阻是由它的长度、()、()的性质和温度决定。
(2011年高考题)
9、电流是一种()现象,一般规定()定向运动的方向为电流方向。
(2012年高考题)
10、电动势的方向即电位()的方向。
(2012年高考题)
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- 第一章 直流电路基础知识 直流 电路 基础知识