高三物理一轮复习研讨课(恒定电流)

1、 第七章第七章 恒定电流恒定电流授课人：王义昌 （徐水县第一中学）1.电流形成的条件电流形成的条件:(1)有有 自由移动自由移动的电荷的电荷;(2)导体两端有导体两端有电压电压.2.电流：通过导体横截面的电荷量电流：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跟通过这些电荷量所用的时间t的的比值叫电流比值叫电流,即即I= Q t.3.电流的微观表达式电流的微观表达式 I=nesv.粗细均匀的导体两端加一定的电压后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设导体的横截面积为S,导体每单导体每单位体积内的自由电荷数为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每个自由电荷所

2、带的电荷量为e,自由电荷自由电荷沿导体定向移动的速率为沿导体定向移动的速率为v. 4.单位单位:国际单位是安培国际单位是安培,简称安简称安,符号符号A,它是国际单位制中七个其本单它是国际单位制中七个其本单位之一位之一. 1 A=103mA=106A5.电流的方向电流的方向:电流是标量电流是标量,与正电荷定向移动的方向与正电荷定向移动的方向相同相同,与负电荷定与负电荷定向移动的方向向移动的方向相反相反.在外电路中电流由高电势端流向低电势端在外电路中电流由高电势端流向低电势端,在电源在电源内部由电源内部由电源负极负极流向流向正极正极.一、电流一、电流 nsLe tI=L = vtI=nesv例1:

3、有一横截面积为有一横截面积为S的铜导线的铜导线,流经其中的电流为流经其中的电流为I,设每单位体积的导线中有设每单位体积的导线中有n个自由电子个自由电子,电子的电荷量电子的电荷量为为q,此时电子定向移动的速率为此时电子定向移动的速率为v,在在t时间内时间内,通过导通过导线横截面的自由电子数可表示为线横截面的自由电子数可表示为( ).AnvStB nvtItItCDqSqA C说明说明:电流的分类电流的分类: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).I= q t 中中q是指时间是指时间t内通过导体某一横内通过导体某一横截面而不是单位横截面的电荷量截面而不

4、是单位横截面的电荷量.在电解液导电和气体导电中在电解液导电和气体导电中q应为通过该截面应为通过该截面的正、负电荷量的绝对值之和的正、负电荷量的绝对值之和.例例2.一段横截面积为一段横截面积为0.5 cm2的导体材料中的导体材料中,每每秒钟有秒钟有0.2 C正电荷和正电荷和0.3 C负电荷相向运动负电荷相向运动,则则电流强度是电流强度是( )A.0.2 A B.0.3 AC.0.5 A D.104 A0.20.30.5 .:1qIAAt解析答案答案:C二部分电路欧姆定律二部分电路欧姆定律1.内容内容:通过导体的电流跟导体两端的电压成正比正比,跟导体的电阻成反比反比.2.表达式表达式: I=UR3

5、.适用范围适用范围(1)适用于金属导电和电解液导电 (对气体导电不适用). (2)适用于纯电阻电路(不含电动机、电解槽的电路)4.导体的伏安特性曲线导体的伏安特性曲线:以电流为纵轴纵轴、电压为横轴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直线的电学元件(图甲) (2)非线性元件:伏安特性曲线为曲线曲线的电学元件(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曲线上的每一个点对应一组U、I值值,(与坐标原点与坐标原点连线的斜率的倒数连线的斜率的倒数)

6、为该状态下的电阻值为该状态下的电阻值,UI为该状为该状态下的电功率态下的电功率.3.某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,已知已知OA为过为过（5、1.0）点的倾斜直线倾角为）点的倾斜直线倾角为=450则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是A.加加5 V电压时电压时,导体的电阻约是导体的电阻约是5 B.加加11 V电压时电压时,导体的电阻约是导体的电阻约是1.4 C.由图可知由图可知,加加5 V电压时，导体电阻为电压时，导体电阻为R=tg=1 D.由图可知由图可知,随着电压的减小随着电压的减小,导体的电阻不断减小导体的电阻不断减小AD三、电阻、电阻

7、率三、电阻、电阻率1.电阻电阻(1)定义定义:导体两端的电压与通过导体中的电流的比值导体两端的电压与通过导体中的电流的比值.(2)公式公式: 定义式定义式:R=UI 决定式决定式(电阻定律电阻定律):导体的电阻跟导体的材料有导体的电阻跟导体的材料有关关,在温度不变的情况下在温度不变的情况下,同材料的电阻同材料的电阻R跟它得长度成正比跟它得长度成正比,跟它的跟它的横截面积成反比横截面积成反比. R=L S 国际单位国际单位:欧姆欧姆,符号符号.(3)物理意义物理意义:导体的电阻反映了导体的导电性能导体的电阻反映了导体的导电性能,即导体对电即导体对电流的阻碍作用的大小流的阻碍作用的大小,R越大越大

8、,阻碍作用越强阻碍作用越强.2.电阻率电阻率(1)计算式计算式:=(2)物理意义物理意义: 反映材料导电性能的物理量反映材料导电性能的物理量,.(3)导体、半导体材料电阻率的特点导体、半导体材料电阻率的特点电阻率与导体的长度电阻率与导体的长度l、横截面积、横截面积S无关无关,是导体材料本身的电学是导体材料本身的电学性质性质,由导体的材料决定由导体的材料决定,与电压电流无关与电压电流无关.与温度的关系与温度的关系 金属金属:随温度的升高而随温度的升高而增大增大. 半导体半导体:随温度的升高而随温度的升高而减小减小 超导体超导体:当温度降低到绝对零度附近时当温度降低到绝对零度附近时,某些某些材料的

9、电阻率突然减小为零时称为超导体材料的电阻率突然减小为零时称为超导体RSl4关于电阻率关于电阻率,下列说法中正确的是下列说法中正确的是( )A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大电阻率越大,其导其导电性能越好电性能越好B.各种材料的电阻率大都与温度有关各种材料的电阻率大都与温度有关,金属的电阻率随温度升高金属的电阻率随温度升高而减小而减小C.所谓超导体所谓超导体,是当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度是当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时时,它的电阻率突然变为无穷大它的电阻率突然变为无穷大D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响某些合

10、金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常都用它们制通常都用它们制作标准电阻作标准电阻D 52009全国卷全国卷 材料的电阻率材料的电阻率随温度变化的规律为随温度变化的规律为0(1t)，其中，其中称为电阻温度系数，称为电阻温度系数，0是材料在是材料在t0 时的电阻率在一定的温度范围内时的电阻率在一定的温度范围内是与温度无关的是与温度无关的常数金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度常数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，可制成阻值用具有正负温度系数的两

11、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：在在一定温度范围内不随温度变化的电阻已知：在0 时，时，铜的电阻率为铜的电阻率为1.7108 m，碳的电阻率为，碳的电阻率为3.5105 m，附近，在，附近，在0 时，铜的电阻温度系数为时，铜的电阻温度系数为3.9103 1，碳的电阻温度系数为，碳的电阻温度系数为5.0104 1.将横截面积将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长相同的碳棒与铜棒串接成长1.0 m的导体，要求其电阻在的导体，要求其电阻在0 附近不随温度变化，求所需碳棒的长度附近不随温度变化，求所需碳棒的长度(忽略碳棒和忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化铜棒的尺寸随温度

12、的变化) 四、电功、电热和电功率四、电功、电热和电功率1.电功电功 (1)电功电功:电路中电场力移动电荷所做的功电路中电场力移动电荷所做的功. (2)公式公式:W=qU=UIt. (3)电流做功的实质电流做功的实质:电能转化为其他形式能的过程电能转化为其他形式能的过程.2.电热电热 (1)定义定义:电流流过一段导体时产生的热量电流流过一段导体时产生的热量. (2)计算式计算式:Q=I2Rt (焦耳定律焦耳定律). (3)本质本质:电热是电流做功的过程中电热是电流做功的过程中电能转化为内能多少的量度电能转化为内能多少的量度.WQ3.电功率、热功率(1)电功率电功率定义定义:单位时间内电流所做的功

13、单位时间内电流所做的功,表示电表示电流做功的快慢流做功的快慢.公式公式:P=UI(2)热功率热功率:单位时间内的发热量单位时间内的发热量公式公式:P= =I2RWtQt1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较 纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等电动机、电解槽、日光灯等电功与电热W=UItQ=I2Rt=tW=QQ=UItQ=I2RtWQ电功率与热功率P电=UIP热=I2R=P电=P热P电=UIP热=I2RP电P热2UR2UR方法概述说明说明:(1)在非纯电阻电路中在非纯电阻电路中,t既不能表示电功既不能表示电功,也不能也不能表示电热表示电热,因为欧姆定

14、律不再成立因为欧姆定律不再成立.(2)不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路,当电当电动机不转动时动机不转动时,仍为纯电阻电路仍为纯电阻电路,欧姆定律仍适用欧姆定律仍适用,电能电能全部转化为内能全部转化为内能.只有在电动机转动时为非纯电阻电路只有在电动机转动时为非纯电阻电路,UIR,欧姆定律不再适用欧姆定律不再适用,大部分电能转化为机械能大部分电能转化为机械能.2UR6有一直流电动机有一直流电动机,把它接入电压为把它接入电压为0.2 V的电路时的电路时,电动机不转电动机不转,测得流过电动机的测得流过电动机的电流是电流是0.4 A;若把电动机接入电压为若

15、把电动机接入电压为2.0 V的电路中的电路中,电动机正常工作电动机正常工作,工作电流是工作电流是1.0 A.求电动机正常工作时的输出功率多大求电动机正常工作时的输出功率多大?如果在电动机正常工作时如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住转子突然被卡住,电动机的发热功率是多少电动机的发热功率是多少?【规范全解】接规范全解】接U=0.2 V电压电压,电动机不转电动机不转,电流电流I=0.4 A,根据根据欧姆定律欧姆定律,线圈电阻线圈电阻R=0.5 当接当接U=2.0 V电压时电压时,电流电流I=1.0 A故输入电功率P电=UI=2.01.0 W=2.0 W热功率热功率P热热=I2R=12 0.5 W

16、=0.5 W故输出功率即机械功率:P机机=P电电-P热热=(2.0-0.5)W=1.5 W如果正常工作时如果正常工作时,转子被卡住转子被卡住,则电能全部转化成内能则电能全部转化成内能,故其发热功率故其发热功率P热热=W=8 W.UI2UR220.5【答案】1.5 W 8 W7. （2007年高考海南物理）一白炽灯泡年高考海南物理）一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为的额定功率与额定电压分别为36W与与36V。若把此灯泡接到输出电压为若把此灯泡接到输出电压为18 V的电源的电源两端，则灯泡消耗的电功率两端，则灯泡消耗的电功率.等于等于36B.小于小于36W，大于，大于9 WC.等于等于9W D.

17、小于小于36WB8（2011全国理综卷）通常一次闪电过程历时约全国理综卷）通常一次闪电过程历时约0.2O.3s，它由若干个相继发生的闪击构成。，它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅每个闪击持续时间仅4080s，电荷转移主要，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前云地发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前云地之间的电势差约为之间的电势差约为1.0109V，云地间距离约为，云地间距离约为l km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为为6 C，闪击持续时间约为，闪击持续时间约为60s。假定闪电前云。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以

18、上数据，下列判断地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是正确的是A. 闪电电流的瞬时值可达到闪电电流的瞬时值可达到1105A B整个闪电过程的平均功率约为整个闪电过程的平均功率约为l1014W C闪电前云地间的电场强度约为闪电前云地间的电场强度约为l106V/mD. 整个闪电过程向外释放的能量约为整个闪电过程向外释放的能量约为6106JAC9.（2012四川理综）四川省四川理综）四川省“十二五十二五”水利发水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某地要把河水抽高手段之一。某地要把河水抽高20m，进入蓄水池，进入蓄水池