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1、第9单元稳恒电流［内容和方法］本单元内容包括电流、产牛持续电流的条件、电阻、电压、电动势、内电阻、路端电压、电功、电功率等基本概念，以及电阻串并联的特点、欧姆定律、电阻定律、闭合电路的欧姆定律、焦耳定律、串联电路的分压作用、并联电路的分流作用等规律。木单元涉及到的基木方法有运用电路分析法画出等效电路图，掌握电路在不同连接方式下结构特点，进而分析能量分配关系是最重要的方法；注意理想化模型与非理想化模型的区别打联系；熟练运用逻辑推理方法，分析局部电路打整体电路的关系［例题分析］在本单元知识应用的过程中，初学者常犯的错误主要表现在：不对电路进行分析就照搬I口的解题套路乱套公式；逻辑推理时没有
2、逐步展开，企图走“捷径”；造成思维“短路”；对含有电容器的问题忽略了动态变化过程的分析。例1如图9一1麻,C1=3V,ri=0.5Q,R1=R2=5.5Q,平行板电容器的两板距离d=lcm,当电键K接通时极板中的一个质量m=4X10'3g,电量为q=1.0XW7C的带电微粒恰好处于静止状态。求：（1）K断开灰，微粒向什么方向运动，加速度多人？（2）若电容为lOOOpF,K断开后，有多少电量的电荷流过R2?图9-1【错解分析】错解：当电键K接通电路稳定时、电源J和5都给电容器极板充电,所以充电电压U=「+£2。带电粒子处于平衡状态，则所受合力为零，F—mg=0Mg=qE=quxlO=4(
3、V)mgd_4"0一6小10一2~~q~~lxlCT7e2=U—ei=l（v）当电键K断开后，电容器上只有电源给它充电，IT"1F+/77Ra==m即带电粒子将以7.5m/s2的加速度向下做匀加速运动。又Q,=CU=103Xiol2X4=4X109CQ'=CU'=103X1012Xl=lX109C△Q二Q—Q'=3X109C极板上电量减少3X109C，也即K断开后，有电量为3X109C的电荷从R2由下至上流过。在百流电路中，如果串联或并联了电容器应该注意，在与电容器串联的电路中没有电流,所以电阻不起降低电压作用(如R)但电池、电容两端可能出现电势差，如來电容器与电路并联，电路屮有电流通
4、过。电容器两端的充电电压不是电源电动势£,而是路端电压U。【正确解答】(1)当K接通电路稳定时，等效电路图如图9-2所示。图9-25、门和&形成闭合冋路，A,B两点间的电压为:亠巾皿5)电容器中带电粒了处于平衡状态，则所受合力为零,F—mg=0Mg=qE=quxlO=4Vrr_mgd_4xl0'6xlxl0'2u——7qlxIO-7在B,R2,e2,C,A支路中没有电流，R2两端等势将其简化，U+E2=Uab，£2=U-UAB=1.25V当K断开电路再次达到稳定后，冋路中无电流电路结构为图9-3所示。电容器两端电压U'=£2=1.25V图9-3qU-mgIx1Q-7x125lxlO-2
5、~~-4x10_6x104x10"即带电粒子将以6.875m/s2的加速度向下做匀加速运动。（2）K接通时，电容器带电量为Q=CU=4X1O9CK断开时，电容器带电量为Q‘=CUZ=1.2X10-9（0△Q=Q—Q‘=2.75X10'9C有总量为2.75Xlog）的电子从R2山下至上流过。【小结】木题考查学生对电容器充放电物理过程定性了解程度，以及对充电完毕后电容所在支路的电流电压状态是否清楚。学生应该知道电容器充电时，随着电容器内部电场的建立，充电电流会越來越小，电容器两极板间电压（电势差）越來越大。当电容器两端电压与电容器所并联支路电压相等时充电过程结束，此时电容器所在的支路电流为
6、零。根据这个特点学生应该会用等势的方法将两端等势的电阻简化，画岀等效电路图，如本题屮的图9-2,图9-3,进而用电路知识解决问题。例2如图9一4所示，电源电动势e=9V,内电阻r=0.5Q,电阻R】=5.0Q、R2=3.5Q、Rs=6.0Q、R4=3.0Q,电容O2.0UF。当电键K
7、tla与接触到与b接触通过R?的电量是多少？abC—~11_r4±TR31rR21图9-4【错解分析】错解：K接a时，由图9・5可知K2厂1111r1C.图9・5R.R2图9-63乔冇Rw此时电容器电量Qc=CU}=lxO~5(C)K接b时，由图9・6中可知■GUc=U.=R.=3.5(V)-R,+R2
8、+R3-此时电容器带电量Qc=Ct/；.=0.7x105(C)流过R3的电量Q二Qc—Qc'=3X10—6(c)没有对电容器的充电放电过程做深入分析。图9-5图中电容器的上极板的电势高，图9一6中电容器的下极板的电势高。电容器经历了先放电后充电的过程。经过Rs的电量应是两次充电电量之和。【正确解答】K接a时，由图9—5可知Uc=U,=R.=5(V)R1+R2+R3此时电容器带电量Qc=CU]=lX105(C)K接b时，由图9—6可知Uc=U2=
