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1、,第1讲 欧姆定律 电功和电功率,知识建构,模块建构,技能建构,模块建构,知识建构,技能建构,模块建构,知识建构,技能建构,一、电流,1.电流形成的条件:(1)自由移动的电荷;(2)导体两端有电压.,模块建构,知识建构,技能建构,2.电流,通过导体横截面的电荷量Q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值 叫电流,即I= .,模块建构,知识建构,技能建构,3.电流的微观表达式,粗细均匀的导体两端加一定的电压后,设导体的横截面积为S,导体 每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷所带的电荷量为q,自 由电荷沿导体定向移动的速率为v,则有:I=nqvS.,模块建构,知识建构,技能建构,4.单位:国际单位
2、是安培,简称安,符号A,它是国际单位制中七个其本 单位之一.,1 A=103mA=106A,模块建构,知识建构,技能建构,5.电流的方向:电流是标量,与正电荷定向移动的方向相同,与负电 荷定向移动的方向相反.在外电路中电流由高电势端流向低电势 端,在电源内部由电源负极流向 正极.,说明:a.电流的分类:直流(方向不随时间变化);交流(方向随时间变 化);恒定电流(大小方向都不随时间变化).b.电流国际单位安培是国 际基本单位;c.I= 中q是指时间t内通过导体某一横截面而不是单位 横截面的电荷量.在电解液导电和气体导电中q应为通过该截面的正 、负电荷量的绝对值之和.,二、电阻、电阻率,模块建构
3、,知识建构,技能建构,(1)定义:导体两端的电压与通过导体中的电流的比值.,1.电阻,模块建构,知识建构,技能建构,(2)公式:,定义式:R=,决定式(电阻定律):导体的电阻跟导体的材料有关,在温度不变的 情况下,同材料的电阻R跟它得 长度成正比,跟它的 横截面积成 反比.,R= ,国际单位:欧姆,符号 .,(3)物理意义:导体的电阻反映了导体的导电性能,即导体对电流的阻 碍作用的大小,R越大,阻碍作用越强.,模块建构,知识建构,技能建构,(1)计算式:= .,2.电阻率,(2)物理意义:反映 材料导电性能的物理量,在数值上等于用这种材 料制成的1 m长,横截面积为1 m2的导线的电阻值.,模
4、块建构,知识建构,技能建构,(3)导体、半导体材料电阻率的特点,电阻率与导体的长度l、横截面积S无关,是导体材料本身的电学 性质,由导体的 材料决定,与电压电流无关.,与温度的关系,金属:随温度的升高而 增大.,半导体:随温度的升高而 减小,超导体: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 为零时称为超导体.,三、部分电路欧姆定律,模块建构,知识建构,技能建构,2.表达式:I=,1.内容:通过导体的电流跟导体两端的电压成 正比,跟导体的电阻 成 反比.,模块建构,知识建构,技能建构,(1)适用于 金属导电和电解液导电(对气体导电不适用).,3.适用范围,(2)适用于纯电阻电路(不含
5、电动机、电解槽的电路),模块建构,知识建构,技能建构,4.导体的伏安特性曲线:以电流为 纵轴、电压为 横轴画出导体上 的电流随电压的变化曲线,如图甲、乙所示.,(1)线性元件:伏安特性曲线为 直线的电学元件(图甲),模块建构,知识建构,技能建构,(2)非线性元件:伏安特性曲线为 曲线的电学元件(图乙),注意:a.对于非线性元件,欧姆定律 不适用.,b.通常用IU图象(或U I图象)描述导体或半导体的伏安特性.曲 线上的每一个点对应一组U、I值, (与坐标原点连线的斜率的倒数) 为该状态下的电阻值,UI为该状态下的电功率.,四、电功、电热和电功率,模块建构,知识建构,技能建构,(1)电功:电路中
6、 电场力移动电荷所做的功.,1.电功,(2)公式:W=qU= UIt.,(3)电流做功的实质: 电能转化为其他形式能的过程.,模块建构,知识建构,技能建构,(1)定义:电流流过一段导体时产生的 热量.,2.电热,(2)计算式:Q= I2Rt(焦耳定律).,模块建构,知识建构,技能建构,(3)本质:电热是电流做功的过程中 电能转化为内能多少的量度.,模块建构,知识建构,技能建构,(1)电功率,定义:单位时间内电流所做的功,表示电流做功的 快慢.,公式:P= =UI,3.电功率、热功率,模块建构,知识建构,技能建构,(2)热功率:单位时间内的发热量,公式:P= = I2R,模块建构,知识建构,技能
7、建构,(3)额定功率和实际功率,额定功率:用电器在额定电压下工作,用电器的实际功率等于额定 功率,即P额=I额U额.,实际功率:用电器在实际电压下所消耗的功率,P实=I实U实.,五、串、并联电路的规律,模块建构,知识建构,技能建构,1.电阻的串、并联,模块建构,知识建构,技能建构,(3)无论电阻怎样连接,每一段电路的总耗电功率P总等于这段电路内 各个电阻消耗电功率之和.,说明： ()串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大时，串联总电阻变大 (2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻,任意一个电阻变大 时,总电阻变大.,模块建构,知识建构,技能建构,(1)关于如图所示的
8、电路:滑片ab滑动的过程中,RAB由0 0;当 滑片滑至ab的中点时,有RAB=,2.电阻网络的两个推论,模块建构,知识建构,技能建构,(2)纯电阻电路中,在其他电阻不变的情况下,任何一个有效电阻增大 都会引起总电阻 变大,反之则 变小.,模块建构,知识建构,技能建构,1.如图所示的电解池接入电路后,在t秒内有n1个一价正离子通过溶 液内某截面S,有n2个一价负离子通过溶液内某截面S,设e为元电荷, 以下说法正确的是 ( ),A.当n1=n2时,电流为零,B.当n1n2时,电流方向从AB,电流为I= e,C.当n1n2时,电流方向从BA,电流为I= e,D.电流方向从AB,电流为I= e,【解
9、析】由电流方向的规定可知,正、负电荷向相反方向定向移 动所形成的电流的方向是相同的,所以电流应该是I= e,电流方 向按规定应是从AB.D选项正确.,【答案】D,模块建构,知识建构,技能建构,2.下列四个图象中,最能正确地表示家庭常用的白炽灯泡在不同电 压下消耗的电功率P与电压平方U2之间的函数关系的是 ( ),【解析】白炽灯泡为纯电阻,其功率表达式:P= ,而U越大,电阻越 大,图象上对应点与原点连线的斜率越小,故选项C正确.,【答案】C,模块建构,知识建构,技能建构,3.把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路,调节变阻器使 灯泡正常发光,甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示,则
10、下 列结论中正确的是 ( ),A.P甲=P乙 B.P甲=3P乙,C.P乙=3P甲 D.P乙3P甲,模块建构,知识建构,技能建构,乙电路的总电流I乙=I,所以由P=UI得P甲=3P乙,应选B.,【答案】B,【解析】设各灯泡正常工作时的电流为I,则甲电路的总电流I甲=3I,4.(2011年广东广州模拟)在研究微型电动机的性能时,应用如图所示 的实验电路.调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时,电流表和 电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V.重新调节R并使电动机恢复正常 运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V.则这台电动 机正常运转时输出功率为 ( ),A.32 W B.
11、44 W,C.47 W D.48 W,【解析】当电动机停止转动时,此时电动机相当于一个纯电阻,所 以由题中的两表读数,可以计算出电动机的内阻r= =4 ,重新调 节R并使电动机恢复正常运转,根据题中的两表读数,计算出电动机 的输出功率P=UI-I2r,代入数据解得:P=32 W,A正确.,【答案】A,模块建构,知识建构,技能建构,一、电流的理解,模块建构,知识建构,技能建构,例1 在显像管内的电子枪中,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,则在 刚射出加速电场时,一小段长为l的电子束内
12、的电子个数是 ( ),A. B.,C. D.,模块建构,知识建构,技能建构,【名师点金】取l末端的截面,分析单位时间内通过此截面的电荷 量,利用电流的定义式求解.,模块建构,知识建构,技能建构,【规范全解】电子加速后,eU= mv2,v= ,设单位体积内的自由电 子数为n,由电流微观表达式得:I=neSv,n= = = ,n总=n lS= ,所以B选项正确.,【答案】B,方法概述,计算电流的三个公式的意义及适用范围如下 :,模块建构,知识建构,技能建构,模块建构,知识建构,技能建构,模块建构,知识建构,技能建构,模块建构,知识建构,技能建构,注意:公式I=nqSv和I= 是统一的,两公式分别从
13、微观和宏观上 解释了决定电流大小的因素.,模块建构,知识建构,技能建构,例2 用一稳压电源给装在一个圆管内的水银通电,电流为 0.1 A,若把水银全部倒在一个内径大一倍的管子里,那么通过水银的 电流将是 ( ),A.1.6 A B.0.8 A,C.0.4 A D.3.2 A,二、对电阻、电阻率的理解,模块建构,知识建构,技能建构,【名师点金】体积一定的导体形状发生变化时,导体的长度与横截 面积将发生变化,根据R= 就可以找出改变前后导体的电阻关系.,【规范全解】由于水银内径增大一倍,由S=r2知,圆管的横截面积增 大为原来的4倍,由水银体积不变知,装水银部分管子的长度变为原 来的 ,由R= 知
14、,R变为原来的 ,所以由I= 得电流变为原来的16 倍,即I=1.6 A,故A正确.,【答案】A,模块建构,知识建构,技能建构,1.电阻与电阻率的区别,方法概述,(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量.电阻率是反映制 作导体的材料导电性能好坏的物理量.,(2)导体电阻与电阻率无直接关系,即电阻大,电阻率不一定大;电阻 率小,电阻不一定小.,模块建构,知识建构,技能建构,2.两个公式的对比,模块建构,知识建构,技能建构,(2)应用图象判断电阻时,要分清是U-I图象还是I-U图象.,注意:(1)利用R= 和R= 计算出来的电阻都是某一特定温度下 的电阻,因为电阻率随温度而变化.,模块建构,
15、知识建构,技能建构,(3)应用图象计算电阻时,绝对不能用R=tan 或R= 来计算.,模块建构,知识建构,技能建构,变式训练1 如图所示,a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相 同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线,下列判断中正确的是 ( ),A.a代表的电阻丝较粗,B.b代表的电阻丝较粗,C.a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值,D.图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比,模块建构,知识建构,技能建构,【规范全解】b图线的斜率大,表示电阻小,由电阻定律R= 知,b的 导线粗,B正确,A、C不正确;电阻是导体本身的性质,与电阻两端的 电压无关,D不正确.,【答案】B,模块建构,知识建构,技能建构,例3
16、用两个相同的小量程电流表分别改装成了两个量程 不同的大量程电流表 、 ,若把 、 分别采用并联或串联的 方式接入电路,如图所示.则闭合开关后,下列有关电表的示数和电表 指针偏转角度的说法正确的是 ( ),A.图甲中的 、 的示数相同,B.图甲中的 、 的指针偏角相同,三、串并联电路及电路结构分析,模块建构,知识建构,技能建构,C.图乙中的 、 的示数和偏角都不同,D.图乙中的 、 的指针偏角相同,【名师点金】电流表改装后,其指针偏角仍与通过表头的电流成正 比,刻度盘示数等于通过表头与分流电阻电流之和(电压表示数等于 表头与分压电阻电压之和).,模块建构,知识建构,技能建构,【规范全解】图甲中流过表头的电流相同,故指针偏角相同,但由于 、 的量程不同,所以示数不同,故A错、B对;图乙中 、 中 的电流相同,故示数相同,但两者表头中的电流不等,指针偏角不同, 故C、D错.,【答案】B,模块建构,知识建构,技能建构,1.电
