沪科版高考物理一轮复习：选修3-1第7章第1节《电流、电阻、电功及电功率》ppt精编课件.ppt

第7章恒定电流 第7章恒定电流 第1节电流 电阻 电功及电功率 一 电流1 形成电流的条件 1 导体中要有能够 的电荷 2 导体两端存在 自由移动 电压 2 电流的方向与正电荷定向移动的方向 与负电荷定向移动的方向 电流虽然有方向 但它是 填 矢量 或 标量 相同 相反 标量 3 电流 1 定义式 2 微观表达式 I nqSv 式中n为导体 内的自由电荷数 q是自由电荷的电荷量 v是自由电荷 S为导体的 单位体积 定向移动的速率 横截面积 2 物理意义 导体的电阻反映了 的大小 R越大 阻碍作用越 导体对电流阻碍作用 大 思考感悟 三 电阻定律1 内容 同种材料的导体 其电阻跟它的 成正比 与它的 成反比 导体电阻与构成它的材料有关 长度 横截面积 2 表达式 3 电阻率反映导体的 的物理量 是导体材料本身的属性 电阻率与温度的关系 导电性能 3 电阻率反映导体的 的物理量 是导体材料本身的属性 电阻率与温度的关系 导电性能 增大 减小 绝对零度 减小为零 四 欧姆定律1 内容 导体中的电流跟导体两端的 成正比 跟导体的 成反比 电压 电阻 3 适用范围 导电和 导电 对气体导电不适用 4 导体的伏安特性曲线 用横轴表示 纵轴表示 画出I U关系图线 金属 电解液 电压 电流 1 线性元件 伏安特性曲线为 的电学元件 2 非线性元件 伏安特性曲线为 的电学元件 直线 曲线 五 电功 电功率1 电功 1 实质 电流做功的实质是 对电荷做功 电场力对电荷做正功 电荷的 减小 转化为其他形式的能 电场力 电势能 电势能 3 电热和焦耳定律电流通过电阻时产生的热量Q 这是电热的定义式 I2Rt 六 串 并联电路的特点1 串联电路 1 电路中各处电流强度相等 即I I1 I2 I3 In 2 电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和 即U U1 U2 U3 Un 3 总电阻等于各个导体电阻之和 即R R1 R2 R3 Rn 4 电压分配 各个电阻两端电压和它的电阻成 正比 5 功率分配 各个电阻消耗的电功率和它的电阻成 2 并联电路 1 电路中各支路两端的电压相等 即U1 U2 U3 Un 正比 2 电路中的总电流等于各支路电流之和 即I I1 I2 I3 In 3 总电阻的倒数等于 之和 各个电阻的倒数 4 电流分配 各个电阻通过的电流和它的电阻成 即IR I1R1 I2R2 I3R3 InRn U 反比 5 功率分配 各个电阻消耗的电功率和它的电阻成 即PR P1R1 P2R2 P3R3 PnRn U2 反比 思考感悟2 电路中一段电路的总电功率与各个电阻的电功率关系 提示 无论电阻怎样连接 每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻消耗电功率之和 即P P1 P2 Pn 而电荷无规则热运动速度很大 约为105m s 电路合上电键 远处的电灯几乎同时亮 所用时间极短 这是由电场的传播速度决定的 此速度等于光速 为3 108m s 即时应用1 横截面的直径为d 长为l的导线 两端电压为U 当这三个量中一个改变时 对自由电子定向运动的平均速率的影响是 A 电压U加倍 自由电子定向运动的平均速率不变 B 导线长度l加倍 自由电子定向运动的平均速率加倍C 导线横截面的直径加倍 自由电子定向运动的平均速率不变D 以上说法均不正确 二 对电阻 电阻率及伏安特性曲线的理解1 电阻与电阻率的区别 1 电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量 电阻大的导体对电流的阻碍作用大 电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量 电阻率小的材料导电性能好 2 导体的电阻大 电阻率不一定大 所以它的导电性能不一定差 导体的电阻率小 电阻不一定小 即它对电流的阻碍作用不一定小 3 导体的电阻 电阻率均与温度有关 2 电阻的决定式和定义式的对比 3 导体的伏安特性曲线 1 图线的区别 图像a b表示线性元件 图像c d表示非线性元件 在伏安特性曲线中 线性元件图像的斜率表示电阻的倒数 斜率越大 电阻越小 故Ra Rb 如图7 1 1甲所示 图像c的斜率增大 电阻减小 图像d的斜率减小 电阻增大 如图7 1 1乙所示 图7 1 1 注意 曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数 2 图线的意义 由于导体的导电性能不同 所以不同的导体有不同的伏安特性曲线 伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值 对应这一状态下的电阻 即时应用2 关于材料的电阻率 下列说法正确的是 A 把一根长导线截成等长的三段 则每段的电阻率都是原来的1 3B 材料的电阻率随温度的升高而增大 C 纯金属的电阻率较合金的电阻率小D 电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量 电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大 解析 选C 材料的电阻率与长度无关 A错误 半导体材料的电阻率随温度升高而减小 故B错误 纯金属的电阻率较合金的电阻率小 C正确 电阻率大的导体 电阻不一定大 故D错误 三 电功 电功率 电热的比较1 明析电功 电功率 电热的概念与相互关系 2 非纯电阻电路在非纯电阻电路 含有电动机 电解槽等 中消耗的电能除转化成内能外 还转化成机械能 如电动机 和化学能 如电解槽 即 电动机 W E机 Q UIt E机 I2Rt 电解槽 W E化 Q UIt E化 I2Rt 此时 W Q UIt I2Rt 特别提醒在非纯电阻电路中 既不能表示电功 也不能表示电热 即时应用3 2018 泰安模拟 有三个用电器 分别为日光灯 电烙铁和电风扇 它们的额定电压和额定功率均为 220V 60W 现让它们在额定电压下工作相同时间 产生的热量 A 日光灯最多B 电烙铁最多C 电风扇最多D 一样多 解析 选B 电烙铁是纯电阻用电器 即以发热为目的 电流通过它就是用来产热 而日光灯和电风扇是非纯电阻电路 电流通过它们时产生的热量很少 电能主要转化为其他形式的能 光能和叶片动能 综上所述 只有B正确 材料的电阻率 随温度变化的规律为 0 1 t 其中 称为电阻温度系数 0是材料在t 0 时的电阻率 在一定的温度范围内 是与温度无关的常量 金属的电阻一般随温度的增加而增加 具有正温度系数 而某些非金属如碳等则相反 具有负温度系数 利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性 可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻 已知 在0 时 铜的电阻率为1 7 10 8 m 碳的电阻率为3 5 10 5 m 在0 附近 铜的电阻温度系数为3 9 10 3 1 碳的电阻温度系数为 5 0 10 4 1 将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1 0m的导体 要求其电阻在0 附近不随温度变化 求所需碳棒的长度 忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化 解析 设所需碳棒的长度为L1 电阻率为 1 电阻温度系数为 1 铜棒的长度为L2 电阻率为 2 电阻温度系数为 2 答案 3 8 10 3m 变式训练有一段长1m的电阻丝 电阻是10 现把它均匀拉伸到长为5m的电阻丝 则电阻变为 A 10 B 50 C 150 D 250 如图7 1 2所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线 由图可知 两者不成线性关系 这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故 参考这条曲线回答问题 不计电流表和电源的内阻 若把三个这样的电灯串联后 接到电动势为12V的电源上 求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻 图7 1 2 答案 0 4A10 方法引导 解决这类问题的基本思路 1 首先分清是I U图线还是U I图线 2 对于非线性元件的伏安特性曲线是曲线 元件在不同状态时的电阻不相同 要搞清图线斜率的物理意义 变式训练上题中若将三个这样的电灯并联接在电动势为8V的电源上 则电路消耗的电功率是多少 解析 三个电灯并联 电灯两端电压都为8V 由图像知 流过每一个电灯的电流为0 5A 故电路消耗的电功率P 3UI 3 8 0 5W 12W 答案 12W 满分样板10分 有一个小型直流电动机 把它接入电压为U1 0 2V的电路中时 电机不转 测得流过电动机的电流是I1 0 4A 若把电动机接入U2 2 0V的电路中 电动机正常工作 工作电流是I2 1 0A 则电动机正常工作时的输出功率是多大 如果在电动机正常工作时 转子突然被卡住 此时电动机的发热功率是多大 思路点拨 电动机正常工作时是非纯电阻电路 转子突然被卡住 可认为