恒定电流第一讲基本概念与基本规律

第讲基本概念与基本规律,武义三中杜华根,知识网络：,1.电流,电流的定义式：,适用于任何电荷的定向移动形成的电流,对于金属导体有I=nqvS,(n为单位体积内的自由电子个数,S为导线的横截面积,v为自由电子的定向移动速率,约10-5m/s,远小于电子热运动的平均速率105m/s,更小于电场的传播速率3108m/s),这个公式只适用于金属导体,例.某同学在课余时间自己动手研究电容器的充放电的规律，他的实验电路图如图甲所示，电源电压为10V，电阻R的阻值为20。他先把单刀双掷开关S与端相连，用电源给充电器充电，经过足够长的时间后，他再把单刀双掷开关S与端相连，电容器通过电阻R放电，通过电流传感器将电容器放电的电信号传入计算机，在计算机的显示屏幕上显示出放电电流随时间变化的It曲线，如图乙所示。(1)试估算在整个放电过程中经过电阻R的电荷量QC(2)试估算这个实验用的电容器的电容CF,例.电子绕原子核运动可等效于一环形电流,电子的电量为e，在半径为r的轨道上以速率v运动。求:电流的大小?,ev/2r,(1)是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率(2)纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。(3)材料的电阻率与温度有关系：金属的电阻率随温度的升高而增大半导体的电阻率随温度的升高而减小有些物质当温度接近0K时,电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象.能够发生超导现象的物体叫超导体.,2.电阻电阻定律,导体的电阻R跟长度l成正比,跟横截面积S成反比,注意：公式RU/I是电阻的定义式,而R=L/S是电阻的决定式.R与U成正比或R与I成反比的说法是错误的,导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定,一旦导体给定,即使它两端的电压U0,它的电阻仍然存在.,(适用于金属导体和电解液,不适用于气体导电),3.欧姆定律,电阻的伏安特性曲线：注意I-U曲线和U-I曲线的区别,例3.实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示(),A.B.C.D.,I,o,U,I,I,I,o,o,o,U,U,U,例4.下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯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以下哪个图象(),A,C,例5.一根粗细均匀的导线,两端加上电压U时,通过导线中的电流强度为I,导线中自由电子定向移动的平均速度为v,若导线均匀拉长,使其半径变为原来的,再给它两端加上电压U,则(),C.自由电子定向移动的平均速率为,B.通过导线的电流为,D.自由电子定向移动的平均速率为,A.通过导线的电流为,BC,4.电功和电热,电功就是电场力做的功,因此是W=UIt;,由焦耳定律,电热Q=I2Rt,(1)对纯电阻而言,电功等于电热,(2)对非纯电阻电路(如电动机和电解槽),由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能,所以电功必然大于电热:WQ,这时电功只能用W=UIt计算,电热只能用Q=I2Rt计算,两式不能通用.,例6.某一电动机,当电压U1=10V时带不动负载,因此不转动,这时电流为I1=2A.当电压为U2=36V时能带动负载正常运转,这时电流为I2=1A.求这时电动机的机械功率是多大?,P机械=31W,例6.家用电热灭蚊器电热部分的主要器件是PCT元件,PCT元件是由钛酸钡等导体材料制成的电阻器,其电阻率与温度t的关系如图所示.由于这种特性,PCT元件具有发热、控温双重功能.对此,以下判断中正确的是()A.通电后,其电功率先增大后减小B.通电后,其电功率先减小后增大C.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1或t2不变D.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1至t2间的某一值不变,AD,串联电路,并联电路,1.串并联与混联电路,计算电功率,无论串联、并联还是混联,总功率都等于各电阻功率之和,例.如