高中物理 第二章 直流电路 第1讲 欧姆定律课件 教科版选修31.ppt

第二章直流电路 第1讲欧姆定律 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i u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 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q t 3 单位 国际单位是 常用单位还有毫安 ma 和微安 a 等 1ma 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 10 3 10 6 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q nq 这些电荷都通过横截面d所需要的时间 t 由q it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 nls nlsq nqsv 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 答案不正确 电流的计算遵循代数运算法则 所以是标量 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2s内分别有1 0 1018个正离子和1 0 1018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 典例精析 解析答案 图2 总结提升 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e 1 60 10 19c 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 答案由a指向b0 16a 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d 总结提升 返回 总结提升 1 电流的微观表达式i nqsv 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i nqsv中的v就是电荷定向移动的速率 大小约为10 5m 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105m 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 1k 1m 答案 知识梳理 二 欧姆定律电阻 电压u 电流i 103 106 2 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u ir 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 典例精析 解析答案 总结提升 返回 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 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i u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r1 r2为多少 例4如图3所示的图像所对应的两个导体 典例精析 解析答案 图3 答案3 1 2 若两个导体中的电流相等 不为零 时 电压之比u1 u2为多少 解析答案 图3 解析由欧姆定律得u1 i1r1 u2 i2r2 由于i1 i2 则u1 u2 r1 r2 3 1 答案3 1 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i1 i2为多少 由于u1 u2 则i1 i2 r2 r1 1 3 答案1 3 返回 总结提升 i u图像与u i图像的区别 1 坐标轴的意义不同 i u图像中 横坐标表示电压u 纵坐标表示电流i u i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 i u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 u i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 1 2 3 4 a 1500个b 9 375 1019个c 9 375 1021个d 9 375 1020个 c 2 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 1 2 3 4 图4 a 3 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 1 2 3 4 d 4 对伏安特性曲