《物理恒定电流思维导图》
一、基础概念
1.1 电荷与电流
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电荷：
- 定义：电荷是物体具有能够施加电磁力的性质。
- 种类：正电荷、负电荷。
- 单位：库仑 (C)。
- 电荷守恒定律：一个孤立系统的总电荷量保持不变。
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电流：
- 定义：电荷的定向移动形成电流。
- 方向：正电荷定向移动的方向定义为电流方向。
- 大小：通过导体横截面的电荷量与通过时间之比：I = Q/t。
- 单位：安培 (A)。
1.2 电压与电势
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电压：
- 定义：电场力做功与移动的电荷量之比。
- 物理意义：描述电场力做功能力。
- 单位：伏特 (V)。
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电势：
- 定义：电荷在电场中某点的电势能与该电荷电荷量之比。
- 物理意义：描述电场本身的性质，与试探电荷无关。
- 单位：伏特 (V)。
- 电势差：两点间的电势之差，即电压。
1.3 电阻
- 定义：导体对电流的阻碍作用。
- 物理意义：表征导体导电能力的强弱。
- 单位：欧姆 (Ω)。
- 决定因素：
- 材料：不同材料电阻率不同。
- 长度：长度越长，电阻越大。
- 横截面积：横截面积越大，电阻越小。
- 温度：一般情况下，金属导体温度升高，电阻增大。
- 电阻定律： R = ρL/S，其中 ρ为电阻率，L为长度，S为横截面积。
二、欧姆定律
2.1 欧姆定律的内容
- 基本内容：导体中的电流，与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。
- 数学表达式： I = U/R
- 适用范围：适用于纯电阻电路，以及金属导电等。
2.2 欧姆定律的应用
- 分析电路：已知电压和电阻，求电流；已知电流和电阻，求电压。
- 计算电阻：已知电压和电流，求电阻。
- 解决实际问题：分析电路故障，设计简单电路。
- 测量电阻：伏安法测电阻。
2.3 欧姆定律的理解
- 因果关系：电压是产生电流的原因，电流是电压作用的结果。电阻是阻碍电流的因素。
- 适用条件：注意适用条件，不能滥用。
- 导体电阻不变：电阻是导体本身的性质，与电压和电流无关，但会受温度影响。
- 并联电路总电阻： 1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn
三、电路
3.1 电路的组成
- 电源：提供电能的装置。
- 用电器：消耗电能的装置。
- 导线：连接电路各部分的通路。
- 开关：控制电路的通断。
3.2 电路的状态
- 通路：电路连通，有电流通过。
- 断路（开路）：电路断开，没有电流通过。
- 短路：
- 定义：电路中两点之间没有经过用电器直接连通。
- 后果：可能烧坏电源或元件。
3.3 串联电路与并联电路
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串联电路：
- 特点：电流只有一条通路。
- 规律：
- 电流处处相等：I = I1 = I2 = ... = In。
- 总电压等于各部分电压之和：U = U1 + U2 + ... + Un。
- 总电阻等于各部分电阻之和：R = R1 + R2 + ... + Rn。
- 分压原理：电压与电阻成正比：U1/U2 = R1/R2。
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并联电路：
- 特点：电流有多条通路。
- 规律：
- 电压处处相等：U = U1 = U2 = ... = Un。
- 总电流等于各支路电流之和：I = I1 + I2 + ... + In。
- 总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和：1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn。
- 分流原理：电流与电阻成反比：I1/I2 = R2/R1。
3.4 混合电路
- 定义：既有串联又有并联的电路。
- 分析方法：先化简，将复杂的电路逐步分解为串联或并联电路进行分析。
四、电功与电功率
4.1 电功
- 定义：电流所做的功。
- 公式：W = UIt = I²Rt = (U²/R)t = Pt (纯电阻电路)。
- 单位：焦耳 (J)。
- 测量：用电能表（电度表）测量。
4.2 电功率
- 定义：电流做功的快慢。
- 公式：P = UI = I²R = U²/R。
- 单位：瓦特 (W)。
- 额定功率：用电器在额定电压下工作时的功率。
- 实际功率：用电器在实际电压下工作时的功率。
4.3 焦耳定律
- 内容：电流通过导体产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
- 公式：Q = I²Rt
- 应用：电热器、电炉等。
- 注意：在纯电阻电路中，电热等于电功，即Q = W。
五、测量
5.1 电流表的使用
- 串联：必须串联在电路中。
- 正负极：电流从“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出。
- 量程：选择合适的量程，不要超过量程。
- 读数：看清量程和分度值。
5.2 电压表的使用
- 并联：必须并联在电路中。
- 正负极：“+”接线柱接靠近电源正极的一端，“-”接线柱接靠近电源负极的一端。
- 量程：选择合适的量程，不要超过量程。
- 读数：看清量程和分度值。
5.3 滑动变阻器的使用
- 接线柱：选择“一上一下”两个接线柱接入电路。
- 作用：改变电路中的电阻，从而改变电路中的电流和电压。
- 原理：通过改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻。
- 保护电路：滑动变阻器接入电路时，滑片应放在阻值最大处。