物理 第二章 直流电路 第1讲 欧姆定律 教科版选修31

第二章直流电路1.知道形成电流的条件，理解电流的定义式I ，并能分析相关问题.2.掌握欧姆定律的内容及其适用范围.3.知道导体的伏安特性和IU图像，并通过描绘小灯泡的伏安特性曲线掌握利用分压电路改变电压的技巧.目标定位二、欧姆定律电阻三、伏安特性曲线对点检测 自查自纠栏目索引一、电流1.自由电荷：导体中可 的电荷，称为自由电荷.金属中的自由电荷是 ；电解质溶液中自由电荷是可自由运动的 .2.形成电流的条件： 、 .3.电流(1)定义：通过导体横截面的 跟通过这些电荷所用时间 的比值.答案一、电流n知识梳理(2)定义式：I .自由运动自由电子正负离子导体中有自由电荷导体内存在电场电荷量qt(3)单位：国际单位是 ；常用单位还有毫安(mA)和微安(A)等，1 mA A,1 A A.(4)方向：电流是标量，但有方向.导体内 定向移动的方向为电流方向，即电流方向与负电荷定向移动的方向 .答案103106正电荷相反安培(A)(5)电流强度的微观解释如图1所示，导体长为l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q.图1答案导体AD中的自由电荷总数：N .总电荷量QNq .这些电荷都通过横截面D所需要的时间：t .由qIt可得，导体AD中的电流为I ，即导体中电流取决于n、q、S、v.4.直流和恒定电流 不随时间改变的电流叫做直流， 都不随时间改变的电流叫做恒定电流.nlSnlSqnqSv方向和强弱方向判断下列说法是否正确，并说明理由.(1)电流有方向，所以说电流是矢量.答案【深度思考】答案答案不正确，电流的计算遵循代数运算法则，所以是标量.例例1在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图2所示.如果测得2 s内分别有1.01018个正离子和1.01018个负离子通过溶液内部的横截面M，则溶液中电流的方向如何？电流为多大？n典例精析解析答案图2总结提升解析解析水溶液中导电的是自由移动的正、负离子，它们在电场的作用下向相反方向定向移动.电学中规定，电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，即由A指向B.每个离子的电荷量是e1.601019 C.该水溶液导电时负离子由B向A运动，负离子的定向移动可以等效看做是正离子反方向的定向移动.所以，一定时间内通过横截面M的电荷量应该是正、负两种离子电荷量的绝对值之和.答案答案由A指向B0.16 A总结提升总结提升对金属来讲，是自由电子的定向移动，q为通过横截面的自由电子的电荷量.对电解质溶液来讲，是正、负离子同时向相反方向定向移动，q为正、负离子电荷量的绝对值之和.例例2铜的摩尔质量为m，密度为，每摩尔铜原子有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为e，今有一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I时，电子定向移动的平均速率为()解析答案总结提升返回答案答案D总结提升返回总结提升(1)电流的微观表达式InqSv，其中n为单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷的电荷量，S为导体的横截面积，v为自由电荷定向移动的速率.即从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关.(2)区别三种速率：电子定向移动的速率：电流就是由电荷的定向移动形成的.电流InqSv中的v就是电荷定向移动的速率，大小约为105 m/s.电子热运动的速率：导体内部电子在不停地做无规则运动，不能形成电流，大小约为105 m/s.电流传导的速率：等于光速.返回1.电阻(1)定义：和 的比值是一个跟导体本身性质有关的量，我们称之为电阻.(2)定义式：R.(3)单位：国际单位制：欧姆，简称欧，符号是.常用单位还有千欧和兆欧等，1 k ；1 M .答案n知识梳理二、欧姆定律电阻电压U电流I1031062.欧姆定律(1)通过电流I跟导体两端的成正比，跟导体的 成反比.(2)公式：I.(3)适用条件：适用于和导电，不适于和半导体.答案电压U电阻R金属电解质溶液气体导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零吗？导体两端的电压增大时，电阻也会增大吗？答案【深度思考】答案答案电阻是导体本身的固有属性，利用电压和电流计算电阻只是一种比值定义法，电压为零时，导体的电阻不为零；同理，电压增大时，电阻不变.例例3对于欧姆定律的理解，下列说法中正确的是()A.由I，通过电阻的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比B.由UIR，对一定的导体，通过它的电流越大，它两端的电压也越大C.由R，导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比D.对一定的导体，它两端的电压与通过它的电流的比值保持不变n典例精析解析答案总结提升返回解析解析根据欧姆定律可知，通过电阻的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比，A正确；对一定的导体，它两端的电压与通过它的电流的比值保持不变，即电阻不变，电流与电压成正比，通过它的电流越大，它两端的电压也越大，B、D正确；导体的电阻与电压的大小无关，是由导体本身决定的，C错误.故选A、B、D.答案答案ABD总结提升返回返回总结提升1.伏安特性曲线：通过某种电学元件的随变化的图线叫做这种元件的伏安特性曲线.2.线性元件：伏安特性曲线是通过 的元件，其电阻为，这种元件叫线性元件.3.非线性元件：伏安特性曲线的元件，叫非线性元件.答案三、伏安特性曲线n知识梳理电流电压坐标原点的直线定值不是直线金属导体的电阻随温度的升高会增大，它的伏安特性曲线是向上弯曲还是向下弯曲？答案【深度思考】答案答案金属导体的电阻随温度升高而增大，所以它的电阻增大，根据IU图像上各点与原点连线的斜率可以反映出电阻的倒数，所以图线向下弯曲.(1)电阻R1R2为多少？例例4如图3所示的图像所对应的两个导体：n典例精析解析答案图3答案答案31(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U1U2为多少？解析答案图3解析解析由欧姆定律得U1I1R1，U2I2R2，由于I1I2，则U1U2R1R231.答案答案31解析答案图3总结提升(3)若两个导体中的电压相等(不为零)时，电流之比I1I2为多少？由于U1U2，则I1I2R2R113.答案答案13返回总结提升IU图像与UI图像的区别(1)坐标轴的意义不同：IU图像中，横坐标表示电压U、纵坐标表示电流I；UI图像中，横坐标表示电流I，纵坐标表示电压U.(2)图线斜率的意义不同.IU图像中，若图像为直线斜率表示电阻的倒数，若图像是曲线，则曲线上各点与原点的连线的斜率表示电阻的倒数，曲线上各点切线的斜率无意义.UI图像中，若图像是直线，斜率表示电阻，若图像是曲线，曲线上各点与原点的连线的斜率表示电阻.返回解析答案 对点检测A.1 500个 B.9.3751019个C.9.3751021个 D.9.3751020个C2.(电流的微观意义)如图4所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为()解析答案图4A3.(对欧姆定律的理解)已知用电器A的电阻是用电器B的电阻的2倍，加在A上的电压是加在B上的电压的一半，那么通过A和B的电流IA和IB的关系是()解析答案D4(对伏安特性曲线的认识)(多选)假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图5所示图像上A点与原点的连线与横轴成角，A点的切线与横轴成角，则()A白炽灯的电阻随电压的增大而减小B在A点，白炽灯的电阻可表示为tan C在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0解析答案图5答案答案CD返回