《电流电阻电功率》PPT课件.ppt

电源和电流,下列导体是否产生了电流？并说明理由.,问题1,不产生电流,产生瞬间电流,产生持续电流,产生电流的条件：导体两端存在电势差 电源能够保持导体两端的电势差，使电路有持续的电流.,导体内的电场线和导线平行 匀强电场,导线中的电场,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,电源,导线内很快形成沿导线方向的电场,10-9s,导体中的电场,思考：我们在上一章中曾经得出结论：在静电平衡时，导体内部的场强为零，导体上任意两点之间的电势差为零（等势体）. 这与我们现在的说法有矛盾吗？为什么？ 恒定电场由运动电荷形成，导体中E不为零；静电场由静止电荷形成，平衡时导体内E为零 激发恒定电场的运动电荷之间分布不随时间而变，场的分布也不随时间而变，与静电场无异。故电势、电势差等概念、E与U之关系等仍适用。,恒定电流,1.大小、方向都不随时间变化的电流 2.表示电流的强弱程度的物理量 3.大小：通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值叫做电流.公式: I=q/t 4.方向：正电荷定向移动的方向 电流是标量它的运算不遵循平行四边形定则,练习1,关于电流，下列说法正确的是 A.通过截面的电荷量多少就是电流的大小 B.在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流 C.导体两端没有电压就不能形成电流 D.电流的方向就是电荷定向移动的方向 E.如果导体中产生了电流，导体内部场强可能为零,【C】,练习2,某电解电池中，若在2s内各有1.01019个二价正离子和2.01019个一价负离子相向通过某截面，那么通过这个截面的电流多大？,3.6A,练习3,半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕中心轴线以角速度匀速转动，则由环产生的等效电流应有 A.若不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍 B.若电荷量不变而使变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍 C.若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大 D.若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小,【AB】,电流的微观表述,在横截面积为S的均匀直导线中，当电场方向自右向左时，电子定向移动的方向如何？已知导体内单位体积的自由电子数为n，电子定向移动的平均速度为v，则导体内的电流多大？,I=nqSv,练习4,在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m。求在刚射出加速电场时，一小段长为L的电子束内电子个数是多少？,练习5,横截面为1mm2的铜导线中通过1.0A的电流.铜在单位体积中的自由电子数为8.51028m-3，电子的电荷量为1.6 10-19C. 1.计算自由电子定向移动的速率. 2.设电灯到电源的距离为1.0m, 自由电子从电源定向移动到电灯需要多长的时间?,1. 7.410-5 m/s 2. 3.75h,电子定向移动的速率是电流速率吗？,思考与讨论,电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？ 电路接通时电灯中的电流并不是电源中的自由电子流了过来产生，而是灯丝内部的自由电子的定向移动产生的。 开关断开时，灯丝中场强为零，没有电流；开关闭合，电源和电路中的导线及其它元件上的电荷迅速重新分布，在电路中各部分瞬间形成恒定电场，其速度为电磁波的传播速度。在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，所以开关一闭合，电灯立刻就亮了。,电子定向移动的速率约10-5m/s 电子热运动的平均速率105m/s 电场的传播速率3108 m/s,三种速率的比较,欧姆定律,欧姆定律,导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比. I=kU,U/I的意义是什么？,1.对于给定的导体，比值U/I为定值. 2.对于不同的导体，比值U/I一般不同，由导体本身决定. 3.比值U/I越大,说明什么？ 比值U/I越大，导体对电流的阻碍作用越大. R=U/I叫做导体的电阻.,电阻,1.定义:导体两端的电压U与导体中的电流I的比值. R=U/I（定义式） 2.单位：欧姆（,1=1V/A）,比值定义法,思考与讨论,导体电阻的大小与哪些因素有关？ 应该如何研究电阻与这些因素的关系？ 怎样测量导线的长度l与横截面积S？,导线长度l、横截面积S、导线材料,控制变量法,实验方案,同种材料的导体，其电阻与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻与构成它的材料有关。,1.内容：,同种材料的导体,其电阻R与它的长度L成正 比,与它的横截面积S成反比;导体电阻与构 成它的材料有关.,2.表达式:,（4）金属的电阻率随温度的升高而增大,3.电阻率：,（3）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大,（1）反映材料导电性能的物理量,（2）单位：欧姆米 m,电阻定律,1.金属导体 :10-8m -10-6 m 2.绝缘体 :108m -1018 m 3.半导体 :10-5m -106 m,练习1,A、B两根完全相同的金属裸导线,如果把导线A均匀拉长到原来的2倍,导线B对折后结合起来,然后分别加上相同的电压,则 1.它们的电阻之比RA:RB= . 2.相同的时间内通过它们横截面的电荷量之比qA:qB= .,16:1,1:16,练习2,图为两个由相同长度和材料制成的电阻丝A和B对应的U-I图线, 由此可知A、B的 1. 电阻之比 RA:RB= . 2. 横截面积之比 SA:SB= .,3:1,1:3,伏安特性曲线,导体中的电流I和电压U的关系图线叫伏安特性曲线. 导体A、B的电阻分别为RA=5，RB=10. 试在同一坐标系中画出它们的I-U图线 .,线性元件和非线性元件,伏安特性是直线的电学元件叫做线性元件.,伏安特性是曲线的电学元件叫做非线性元件.,二极管,1.符号. 2.单向导电性.,欧姆定律的适用范围,1.欧姆定律适用于金属、电解液导体等线性元件. 2.欧姆定律不适用于气态导体、晶体管等非线性元件.,思考与讨论,b,R2,h,a,h,R1,电流方向,R1 = R2,电流与电阻,一.电流 1.定义式 I=q/t（A） 2.微观表达式I=nqvS 二.电阻 1.定义式 R=U/I（） 2.决定式 R=l/S,练习3,同一半圆形金属片，如图所示，从不同方向测量其电阻 (1)Ra、Rb是否相等？ (2)如果不等，Ra、Rb 谁大？Ra、Rb比值多大？,（1）不等(a)又短又“胖”,(b)又长又“瘦”; Ra Rb （2）若1/4圆形金属片电阻为R0,则(a)为两R0并联, Ra = R0 /2;(b)为两电阻串联, Rb =2 R0,所以Ra :Rb=1:4,电阻的串并联,思考与讨论,串联电路的电流、电压和等效电阻分别有什么特点？并联电路呢？,U=U1+U2+U3,I0=I1=I2=I3=I,I0=I1+I2+I3=I,U=U1=U2=U3,R=R1+R2+R3,1/R=1/R1+1/R2+1/R3,练习1,图示电路由8个不同的电阻组成,已知R1=12,其余电阻阻值未知,测得A、B间的总电阻为4.今将R1换成6的电阻，则A、B间的总电阻变为 欧.,3,如图所示，试判断进行如下操作时，AB间总电阻如何变化： （1）当S闭合时，AB间总电阻变大还是变小？ （2）S闭合后，再将滑动变阻器的滑片向右移动，则AB间总电阻变大还是变小？,练习2,1.变小 2.变大,练习3,如图电路,电阻R1、R2、R3阻值为1, R4、R5阻值为0.5, ab端输入电压为U=5V. 1.当cd端接入电流表时,示数多大? 2.当cd端接入电压表时,示数多大?,1A 5/3V,练习4,如图所示,U=6V,R1=R2=4, R3=R4=2 ,电流表电阻不计,求 1.电流表A1示数. 2.电流表A2示数.,1.5A,1.0A,练习5,R1=4,R2=12 ,R3=2 .当在AB两端加上电压U后,求 1.通过三个电阻的电流比I1:I2:I3. 2. 三个电阻两端电压比U1:U2:U3. 3.三个电阻消耗的功率之比.,3:1:4 3:3:2 9:3:8,电功 电功率,问题1,设导体两端所加电压为U,电流为I,在t时间内电场力做多少功?,电功和电功率,1.电功 W=UIt (J, 1J=1VC) 2.电功率 P=W/t=UI (W,1W=1J/C),问题2,图为用直流电动机提升重物的装置示意图. 电压恒为U=110V,电路中的电流I=5A,不计各处摩擦.求 1.10s内电流做功. 2.10s内电动机 线圈产生的内能.,1.W=UIt=5500J 2.Q=I2RtUIt,焦耳热和热功率,1.焦耳热(焦耳定律) Q=I2Rt 2.热功率 P=Q/t=I2R,思考与讨论,下列实例中电流做功,电能分别转化为什么能? 1.电流通过电热器 2.电流通过电解槽 3.电流通过电动机,1.电能内能 2.电能化学能+内能 3.电能机械能+内能,纯电阻电路与非纯电阻电路,纯电阻电路 电能内能,非纯电阻 电能其它能+内能,电功率与热功率,例题,图为用直流电动机提升重物的电路.重物质量m=50kg, 电动机内阻为r=5.0, 电阻R=10, 直流电压U=160V,电压表示数为110V. 求电动机的： 1.输入功率. 2.输出的机械功率. 3.匀速提升重物速度.,1.P=UI=550W 2.P出=UI-I2r=450W 3.v=0.9m/s,练习1,微型吸尘器的直流电机内阻一定,当加上0.3V的电压时,通过的电流为0.3A,此时电机未转.当加的电压为2.0V时,电流为0.8A,这时电机正常工作.求: 1.电动机做机械功的功率. 2.电动机的效率.,1.P出=0.96W 2.= 60%,练习2,一辆电瓶车质量为500kg,由蓄电池向直流电动机提供24V的恒定电压,当车在水平地面上以0.8m/s的速度匀速行驶时,通过电动机的电流为5A.设车受的阻力为车重的0.02倍,则此电动机的内电阻为多少?,r= 1.6,