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1、 中小学教育资源站（http:/)，百万资源免费下载，无须注册！中小学教育资源站 http:/ 人人学科网 http:/ 版权所有电子课文电子课文第二章第二章 恒定电流恒定电流一、电流一、电流形成电流的条件形成电流的条件 我们在初中已经学过，电荷的定向移动形成电流电荷的定向移动形成电流因此， 要形成电流首先就要有能自由移动的电荷自由电荷但是，只有自由电荷 还是不能形成电流的在通常的情况下，导体中的自由电荷不停地做无规则的 热运动，在同一时刻朝任何方向运动的都有对于导体的任意一个截面来说， 任意时刻从两侧穿过它的自由电荷都相等（图 2-1）在这种情况下，导体中 的自由电荷没有定向移动，因而没有电
2、流如果把导体的两端分别接到电池的两极上，导体中就会有电流图 2-2 中 的灯泡发光，就是由于把它的两端分别接到了干电池的两极上，灯丝中有电流 通过的缘故我们知道，电池的两极间有电压，即有电势差当导体的两端与 电池的两极接通时，它的两端也有了电压，导体中就有了电场这样，导体中 的自由电荷在电场力的作用下定向移动，形成了电流所以，导体中产生电流 的条件是：导体两端存在电压用手电筒照明时，需要手电筒持续发光；使用电动机时，需要它连续运 转也就是说，我们通常需要持续的电流为了使导体中有持续的电流，必须 使导体两端保持持续的电压手电筒电路里，持续的电压是由干电池提供 的汽车电路里，持续的电压是由蓄电池、
3、发电机提供的干电池、蓄电池、 发电机都是电源在电路中，电源的作用就是保持导体两端的电压，使电路有 持续的电流电流强度电流强度 在单位时间内，通过导体横截面的电荷多，电流就强，电荷少， 电流就弱如果在时间 t 内通过导体横截面的电量是 q，比值中小学教育资源站（http:/)，百万资源免费下载，无须注册！中小学教育资源站 http:/ 人人学科网 http:/ 版权所有通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值，叫做电流强通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值，叫做电流强 度度简称电流电流电流的符号是 I I，在国际单位制中，电流的单位是安培安培，简称安安，符号是 A如果在
4、1 秒内 通过导体横截面的电量是 1 库，导体中的电流就是 1 安电流的常用单位还有毫安（mA）和微安（A）1mA=10-3A，1A=10-6A电流可能是正电荷的定向移动，也可能是负电荷的定向移动，还可能是正 负电荷同时向相反方向的移动习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方正电荷定向移动的方向为电流的方 向向在金属导体中，电流的方向与自由电子的定向移动的方向相反（图 2- 3）而在电解液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向 移动的方向相反方向不随时间而改变的电流叫直流直流方向和强弱都不随时间而改变的电流 叫恒定电流恒定电流，通常所说的直流常常是指恒定电流二、欧姆定律二、欧姆
5、定律既然导体两端有电压，导体中才有电流，那么，导体中的电流跟导体两端 的电压有什么关系呢？我们用图 2-4 所示的实验来研究这个问题中小学教育资源站（http:/)，百万资源免费下载，无须注册！中小学教育资源站 http:/ 人人学科网 http:/ 版权所有在图 2-4 所示的电路里，连接着一段导线（电炉丝）AB导线两端的电压 可由电压表读出，导线中的电流可由电流表读出改变滑动变阻器上滑片 P 的 位置，可以改变导线两端的电压下表是测得的一组数据：在直角坐标系中，用纵轴表示电流 I，用横轴表示电压 U，根据测得的数据 画出 I-U 的关系图象，得到一条直线（图 2-5 中的直线 I），这表明
6、导线导线 ABAB 中中 的电流跟它两端的电压成正比，并且对这根导线来说，比值的电流跟它两端的电压成正比，并且对这根导线来说，比值 U/IU/I 是个定值是个定值，等 于 10 伏每安，它不随 U 或 I 的改变而改变，是导线本身的一种性质用一段细一些的导线 CD 代替图 2-4 中的 AB，重做这个实验，又得到一组 数据：中小学教育资源站（http:/)，百万资源免费下载，无须注册！中小学教育资源站 http:/ 人人学科网 http:/ 版权所有根据上表中的数据作 I-U 关系图象，又得到一条直线（图 2-5 中的直线 II），表明导线表明导线 CDCD 中的电流跟它两端的电压也成正比，并
7、且对这根导线来说比中的电流跟它两端的电压也成正比，并且对这根导线来说比 值值 U/IU/I 也是个定值也是个定值，但这个定值是 15 伏每安，而不同于 AB 的对比这两次实验结果，可以看出：第一，在同样的电压（例如 6.0 伏）下， 比值 U/I 大的 CD 中，电流小，比值 U/I 小的 AB 中，电流大所以比值 U/I 反 映了导体阻碍电流的性质，叫做电阻电阻第二，CD 的电阻是 AB 电阻的 1.5 倍， 在同样的电压下，CD 中的电流是 AB 中的 1/1.5，即对电阻不同的导线来说，导即对电阻不同的导线来说，导 线中的电流跟它的电阻成反比线中的电流跟它的电阻成反比德国物理学家欧姆（1
8、7871854）最先用实验研究了电流跟电压、电阻的 关系，得出结论：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反 比这就是欧姆定律比这就是欧姆定律用 I 表示通过导体的电流，U 表示导体两端的电压，R 表 示导体的电阻，欧姆定律可以写成如下的公式：根据欧姆定律可以规定电阻的单位在欧姆定律的公式中，电压的单位是 伏特，电流的单位是安培，电阻的单位是欧姆欧姆，简称欧欧，国际符号是 也就 是1 欧是这样一段导线的电阻，如果在这段导线两端加上 1 伏电压，通过它 的电流便是 1 安常用的电阻单位还有千欧（K）和兆欧（M）1k=103，1M=106应该
9、注意的是，欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的，对于其他导 体是否适用，还要经过实验的检验实验结果是，除金属外，欧姆定律对于电 解液导电也是适用的，但对气体导电就不适用了练习一练习一中小学教育资源站（http:/)，百万资源免费下载，无须注册！中小学教育资源站 http:/ 人人学科网 http:/ 版权所有（1）导线中的电流为 10A，20s 内有多少电子通过导线的横截面？（2）给灯泡加上 220V 的电压，通过灯丝的电流是 0.5A，灯丝的电阻是多 少？（3）要使一个电阻是 190 的导体内产生 0.2A 的电流，应该给它加上多 大的电压？（4）某电流表可测量的最大电流是 10mA已知一
10、个电阻两端的电压是 8.0V 时，通过的电流是 2mA如果给这个电阻加上 50V 的电压，能否用这个电 流表测量通过这个电阻的电流？（5）如果电灯、电炉等用电器连接电源的两根导线，由于绝缘皮破损致使 金属线芯直接接触，就发生了所谓短路短路时，电流不经过用电器，而金属 导线的电阻一般都非常小，这时的电流将怎样？短路的危害在初中已经讲过，如果忘了，可以问问同学或老师在日常用 电和做电学实验时，务必注意避免短路三、电阻定律三、电阻定律我们已经知道，不同导体的电阻大小不同那么，导体电阻的大小是由哪 些因素决定的呢？在图 2-6 所示电路的 B、C 两点间依次接入同种材料制成的粗细相同、长度 不等的导线
11、在实验中保持 B、C 间的电压不变我们发现，导线越长，电路里 的电流越小根据测得的电压和电流的数据，用欧姆定律可以算出各条导线的 电阻计算结果表明：对于同种材料制成的横截面积相同的导线，电阻的大小电阻的大小 跟导线的长度成正比跟导线的长度成正比我们常用的滑动变阻器就是通过改变接入电路的导线长 度来改变电阻的大小的我们再把由相同材料制成的长度相同、横截面积不同的导线依次接入上面 的电路中，重复前面的实验实验表明，对于同种材料制成的长度相同、横截 面积不同的导线，电阻的大小跟导线的横截面积成反比电阻的大小跟导线的横截面积成反比中小学教育资源站（http:/)，百万资源免费下载，无须注册！中小学教育
12、资源站 http:/ 人人学科网 http:/ 版权所有上面的实验结果可以总结为：在温度不变时，导线的电阻跟它的长度成正在温度不变时，导线的电阻跟它的长度成正 比，跟它的横截面积成反比这就是电阻定律比，跟它的横截面积成反比这就是电阻定律如果用 R 表示导体的电阻，用 l 表示它的长度，S 表示它的横截面积，这个定律可以写成以下的形式这里的 是个比例系数当我们换用不同材料的导线重复上述实验时会发 现，不同材料的 值是不同的可见， 是个与材料本身有关的物理量，它 直接反映了材料导电性的好坏，我们把它叫做材料的电阻率电阻率变换上式的形式，可以写成由于 R、S、l 的单位分别是欧、平方米、米，所以电阻
13、率 的单位是欧姆欧姆 米米，符号是 m各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为 1 米、横截面积为 1 平方米的导体的电阻下页表列出了几种材料在 20时的电 阻率从该表可以看出，纯金属的电阻率小，合金的电阻率较大，橡胶的电阻率 最大我们知道，各种导线都是用铜、铝等电阻率小的纯金属制成的而为了 电业工人的安全，电工用具上都装有用橡胶、木头等电阻率很大的绝缘体制作 的把、套各种材料的电阻率都随温度而变化金属的电阻率随温中小学教育资源站（http:/)，百万资源免费下载，无须注册！中小学教育资源站 http:/ 人人学科网 http:/ 版权所有度升高而增大利用金属电阻率随着温度升高而增大的
14、特性，制成了电阻 温度计常用的电阻温度计是用金属铂做成的把温度计放在所测物体上，只 要测出铂丝的电阻，就可以知道该物体的温度有些合金，如锰铜和康铜的电 阻率几乎不受温度变化的影响，常常用来制作标准电阻当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零这种现 象叫超导现象超导现象，处于这种状态的物体叫超导体超导体关于超导材料及其应用的研究， 是现代物理学中很活跃的课题练习二练习二（1）长 20m、横截面积是 10mm2的铜导线的电阻是多少？（2）导线的电阻是 4，把它对折起来作为一条导线用，电阻变为多少？ 如果把它均匀拉长到原来的 2 倍，电阻又变为多少？（3）有一条康铜丝，横截面积为 0
15、.10mm2，长度为 1.22m，在它的两端加0.60V 电压时，通过它的电流强度正好是 0.10A，求这种康铜丝的电阻率（4）用横截面积为 0.63mm2、长 200m 的铜线绕制一个线圈这个线圈容许通过的最大电流是 8.0A，这个线圈两端至多能加多高的电压？（5）滑动变阻器的结构如图 2-7 所示A、B 是金属丝的两个端点，C、D 是金属杆的两个端点，可滑动的滑片 P 把金属杆与电阻丝连接起来如果把 A 和 C 接线柱连入电路中，当滑片 P 由 B 向 A 移动时，电路中的电阻由大变小， 这是为什么？你还可以设计出几种方案，当滑片 P 移动时，使接入电路的电阻 由大变小？四、电功和电功率四、电功和电功率中小学教育资源站（http:/www.edudown.n
