第一节　导体的I-U特性曲线

第一节导体的I－U特性曲线第三章恒定电流1.知道电流的定义、单位及方向的规定，理解恒定电流。2.会推导电流的微观表达式，了解表达式中各物理量的含义。3.掌握欧姆定律，理解伏安特性曲线的意义。学习目标目

录CONTENTS知识点01随堂对点自测02课后巩固训练03知识点1知识点二电流的微观表达式知识点一电流知识点三欧姆定律与导体的I－U特性曲线知识点一电流

流量Q是描述水流大小的物理量，大小等于单位时间内通过某横截面积的水的体积，单位时间流出的水的体积越大，水流越大。计算公式Q＝

。同理，电荷定向移动形成电流，类比水流流量，思考如何定义电流的大小。1.电流(1)概念：电流是由电荷______移动形成的。为了表示电流的强弱，物理学中把通过某段导体横截面的_________与所用时间t之比称为通过这段导体的电流。定向电量Q(2)定义式：I＝___。(3)单位：在国际单位制中，电流的单位是______，简称安，符号是A，1A＝1C/s。常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)。(4)方向：规定_________定向移动的方向为电流的方向。注意：电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流是标量。安培正电荷 (5)电流形成的条件 ①内因：有自由电荷，比如金属导体中的自由电子或电解液中的正、负离子等。 ②外因：导体两端存在电压。2.恒定电流 (1)直流：导体中的电流方向___随时间而改变的电流称为直流。 (2)恒定电流：电流的方向和强弱都不随时间而______的电流称为恒定电流。 (3)恒定电流的特点是在任何相等时间内通过导体某横截面的电量都相等。不改变【思考】1.金属导体中单位时间内通过导体横截面的负电荷的电量为总电量，那么电解液中应计算单位时间内流过导体横截面的正电荷的电量还是负电荷的电量呢？

提示应计算正负电荷的总电量2.判断正误 (1)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的。() (2)电子定向移动的方向就是电流的方向。() (3)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电量越多。()×√×例1

(多选)如图所示，电解池内有一价的电解液，t时间内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下解释中正确的是(

)AD1.金属导体中的电流是由自由电子定向移动形成的，因此Q为通过导体横截面的自由电子的电量。2.电解质溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反。3.电解质溶液中的电流是正、负离子同时向相反方向定向移动形成的，因此Q为正、负离子电量的绝对值之和。

训练1

电路中有一电阻，通过电阻的电流为5A，在通电5分钟的时间内，通过电阻横截面的电子数为(e＝1.6×10－19C)(

) A.1500个 B.9.375×1019个 C.9.375×1021个 D.9.375×1020个C知识点二电流的微观表达式

如图所示为表示粗细均匀的一段长为l的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的平均速率为v，设导体的横截面积为S，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量大小为q。则：3.区别三种速率自由电子定向移动的平均速率金属导体中的自由电子定向移动形成电流，其中自由电子定向移动的平均速率的数量级一般为10－4m/s自由电子热运动速率导体内的自由电子在永不停息地做无规则热运动，由于热运动，自由电子向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下自由电子热运动速率的数量级为105m/s电场传播速率(或电流传导速率)等于光速。闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c的速度建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向运动，整个电路也就几乎同时形成了电流【思考判断】(1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动。()(2)电子定向移动的平均速率越大，电流就越大。()(3)对一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大。()×√×D例2

(2024·佛山市高二月考)如图所示，金属导体的长为l、高为a、宽为b，导体单位体积内的自由电子数为n，自由电子的电量为e，当金属导体C、D两端电压为U时，流过导体的电流为I。下列说法正确的是(

)A知识点三欧姆定律与导体的I－U特性曲线1.欧姆定律(1)内容：导体中的电流与导体两端的电压成______，与导体的电阻成______。正比反比(2)表达式：I＝___。(3)计算电阻的表达式：R＝___。3.导体的I－U特性曲线(1)导体的I－U特性曲线：以纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U画出的I－U图像。(2)导电器件分类①线性元件：导体的I－U特性曲线是通过坐标原点的______，其电阻为定值，具有这种I－U特性曲线的电学元件称为线性元件。②非线性元件：I－U特性曲线不是______的电学元件称为非线性元件。直线直线4.I－U图像与U－I图像的比较图线

比较内容I－U图线U－I图线坐标轴U为横轴，I为纵轴I为横轴，U为纵轴斜率图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻线性元件图线的形状R1＞R2R3＞R4非线性元件图线的形状电阻随U的增大而增大电阻随I的增大而减小【思考】1.甲、乙两个电学元件的I－U图像如图所示，试分析它们的电阻如何变化。提示甲为非线性元件，电阻随电压升高而变小；乙为线性元件，电阻恒定。2.在I－U曲线上，A、B两点的电阻怎么计算？那么A的切线与B点和原点连线的斜率又代表什么呢？BC例3

(多选)(2024·汕头市期中)已知两个导体的电阻之比R1∶R2＝2∶1，那么(

)A.若两导体两端电压相等，则I1∶I2＝2∶1B.若两导体两端电压相等，则I1∶I2＝1∶2C.若两导体中电流相等，则U1∶U2＝2∶1D.若两导体中电流相等，则U1∶U2＝1∶2AB例4

(多选)导体的I－U特性曲线表示导体的导电特性。如图是A、B两个导体的伏安特性曲线，其中图线A的斜率为k，并且图线A与横轴成α角。关于这两个导体的伏安特性曲线，下列说法正确的是(

)非线性元件电阻的确定A例5

(粤教版教材P59练习2改编)一研究小组通过实验画额定电压为3V的小灯泡的伏安特性曲线，在(a)、(b)两电路中，最好选用(b)电路进行实验，理由是(

)A.能够使小灯泡两端的电压从零开始增大B.能够控制电路的电流和电压C.能够使通过小灯泡的电流更大D.能够使小灯泡两端的电压更高解析滑动变阻器在电路中的接法有分压式和限流式两种接法，“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡电压或电流需要从零调节，所以滑动变阻器的接法采用分压式，所以选用(b)电路进行实验，理由是能够使小灯泡两端的电压从零开始增大，故A正确，B、C、D错误。总结提升

滑动变阻器的两种接法及其应用

限流式接法分压式接法电路图闭合开关前滑片位置滑片在最左端，以保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大，电路电流最小滑片在最左端，开始时R两端的电压为零负载R两端的电压调节范围0～U随堂对点自测2B1.(电流的理解与计算)雷击，指打雷时电流通过人、畜、树木、建筑物等而造成杀伤或破坏，其中一种雷击形式是带电的云层与大地上某点之间发生迅猛的放电现象，叫作“直击雷”。若某次发生“直击雷”前瞬间云层所带的电量为8C，雷击时放电时间为200μs，则此次雷击时的平均电流为(

) A.0.04A B.4×104A C.0.08AD.8×104AAD2.(电流的微观表达式)(多选)一段材料、截面均匀的导线中，通过的电流为I，导线的横截面积为S，单位长度导线内的电子数量为n，电子的电量为e，单位时间内通过导线中某横截面的电子数为N。则导线中电子运动的速率v为(

)AB3.(欧姆定律的理解)(多选)对于欧姆定律的理解，下列说法中正确的是(

)C4.(欧姆定律与导体的I－U特性曲线)(2024·广东中山高二期末)图甲为测绘小灯泡伏安特性曲线实验电路图，图乙为实验所得伏安特性曲线，小灯泡额定电压为3V。以下说法正确的是(

)A.开关闭合前滑动变阻器的滑片应该置于最右端B.图线表明小灯泡的电阻随温度的升高而减小C.小灯泡正常工作时的电阻为15.0ΩD.电流表的分压作用导致该实验有误差课后巩固训练3C对点题组练题组一电流C2.如图所示某电解池中，若在2s内有5.0×1015个二价正离子和1.0×1016个一价负离子通过某截面M，其中正离子水平向右移动，那么通过这个截面的电流的大小和方向是(

)A.0.8mA，水平向左

B.0.08mA，水平向左C.1.6mA，水平向右

D.0.16mA，水平向右B3.重离子肿瘤治疗装置中可发射＋5价重离子束，其电流为1.2×10－5A，则在1s内发射的重离子个数为(e＝1.6×10－19C)(

) A.3.0×1012 B.1.5×1013 C.7.5×1013 D.3.75×1014BD题组二电流的微观表达式4.(多选)如图所示，一金属导体的横截面积为S，单位体积内有n个自由电子，每个自由电子的电量是e，自由电子做无规则运动的平均速率为v0，定向移动的速率是v，则(

)A.导体中电流为neSv0B.导体中电流为neSvC.时间t内流过导体某一横截面的电量为neSv0tD.时间t内流过导体某一横截面的电量为neSvtB5.(2024·广东茂名期中)如图所示为一长方形金属导体，其长为l、高为a、宽为b。当从左右两面或者上下两面流过的电流均为I时，金属导体内自由电子定向移动的平均速率之比v甲∶v乙等于(

)A.a∶bB.l∶aC.l∶bD.a∶l解析

根据电流的微观表达式可知I＝neabv甲，I＝nelbv乙，则v甲∶v乙＝l∶a，故B正确。D题组三欧姆定律与导体的I－U特性曲线A.跟导体两端的电压成正比B.与导体中的电流成反比C.决定于通过导体的电流和导体两端的电压D.可以利用导体两端的电压和通过的电流来计算AD7.(多选)如图所示是电阻R的I－U图像，图中α＝45°，由此得出(

)AD8.(多选)由钨合金制成的导体的I－U特性曲线如图所示，根据该图线及相应坐标可知(

)A.流过导体的电流为1A时，导体的电阻是5ΩB.加在导体两端的电压为12V时，导体的电阻是14ΩC.该导体是线性元件D.该导体是非线性元件D9.半径为R的均匀带电圆环，横截面积为S，所带电量为Q，现使圆环绕垂直圆环所在平面且过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流为(

)综合提升练C10.如图所示，A、B间电压恒为U，在滑动变阻器的滑片P逐渐向上端移动的过程中灯泡两端的电压数值