第1节 电流、电阻、电功、电功率与电热

1、第第1 1节电流、电阻、电功、电功率和电热节电流、电阻、电功、电功率和电热1 1形成条件：导体两端有形成条件：导体两端有 ，导体提供大，导体提供大量的自由电荷，量的自由电荷， 在导体中建立了电场在导体中建立了电场2 2电流的方向：规定与电流的方向：规定与 定向运动的方定向运动的方向相同注意：电流虽有方向，但仍为标量向相同注意：电流虽有方向，但仍为标量3. 3. 电流的大小电流的大小(1)(1)定义式：定义式：I I ，单位是七个，单位是七个 之一，之一，国际单位是安培，符号是国际单位是安培，符号是A.A.(2)(2)微观表达式：微观表达式：I I . .电压电压电荷电荷正电荷正电荷qt基本单位

2、基本单位nqSv一、电流一、电流(3)决定式：决定式：I (部分电路欧姆定律，只适用于部分电路欧姆定律，只适用于 或或 导电导电)二、电阻和电阻率二、电阻和电阻率1. 电阻电阻(1)意义：反映了导体对电流的意义：反映了导体对电流的 作用作用(2)定义式：定义式：R， 国际单位：欧姆，符号为国际单位：欧姆，符号为.(3)决定式决定式(电阻定律电阻定律)：R ，取决于导体的，取决于导体的 、 、 和温度和温度UR金属金属电解液电解液阻碍阻碍UI lS材料材料横截面积横截面积长度长度2电阻率电阻率(1)意义：反映了导体的意义：反映了导体的 ，由，由 决定，决定，但受温度影响但受温度影响. (2)电阻

3、率与温度的关系电阻率与温度的关系金属的电阻率随着温度的升高而金属的电阻率随着温度的升高而 半导体的电阻率随温度的升高而半导体的电阻率随温度的升高而 锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化而几乎锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化而几乎 导电性能导电性能材料材料增大增大减小减小保持不变保持不变(3)超导现象：当温度降低到接近超导现象：当温度降低到接近0 K时，某些金属或合时，某些金属或合金的电阻率会突变为金的电阻率会突变为0，这种现象叫超导现象，最早发，这种现象叫超导现象，最早发现超导现象的科学家是荷兰的昂尼斯现超导现象的科学家是荷兰的昂尼斯三、电功、电功率、电热三、电功、电功率、电热1. 电功电

4、功(1)定义：电流流过导体时把定义：电流流过导体时把 转化为其他形式转化为其他形式的能的多少的能的多少(2)计算式：计算式：W 2. 电功率电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的的 电能电能UIt快慢快慢(2)定义式：定义式：P .3电热电热(1)定义：电流通过导体时电能转化为定义：电流通过导体时电能转化为 的多的多少少(2)计算式计算式(焦耳定律焦耳定律): Q .(3)热功率：单位时间内发热的功率热功率：单位时间内发热的功率P热热 .WtUI内能内能I2RtI2R【思路点拨】【思路点拨】本题的关键是正确把握电流定义式本题的关键是正

5、确把握电流定义式Iq/t中电量的含义中电量的含义【解析】【解析】计算电流时，通过某一截面的电荷量，可以计算电流时，通过某一截面的电荷量，可以是正电荷，也可以是负电荷，还可能是向相反方向定是正电荷，也可以是负电荷，还可能是向相反方向定向移动的正、负电荷绝对值之和向移动的正、负电荷绝对值之和【答案】【答案】D【方法与知识感悟】【方法与知识感悟】正确理解电流定义式正确理解电流定义式I 中电中电量的含义：量的含义： (1)q是通过横截面的电量，该是通过横截面的电量，该“横截面横截面”未必一定是单位横截面；未必一定是单位横截面；(2)负离子的定向移动等效看负离子的定向移动等效看作是正离子反方向的定向移动

6、当异种电荷反方向通作是正离子反方向的定向移动当异种电荷反方向通过某一个横截面时，过某一个横截面时，q|q1|q2|；当异种电荷同方向；当异种电荷同方向通过某一个横截面时，通过某一个横截面时，q|q1|q2|.qt例例2 2 如图所示，某一导体的形状为长如图所示，某一导体的形状为长方体，其长、宽、高之比为方体，其长、宽、高之比为a ab bc c532.532.在此长方体的上下、左右四在此长方体的上下、左右四个面上分别通过导线引出四个接线个面上分别通过导线引出四个接线柱柱1 1、2 2、3 3、4.4.在在1 1、2 2两端加上恒定的电压两端加上恒定的电压U U，通过导体，通过导体的电流为的电流

7、为I I1 1；在；在3 3、4 4两端加上恒定的电压两端加上恒定的电压U U，通过导体，通过导体的电流为的电流为I I2 2，则，则I I1 1I I2 2为为( () )A A4949B B9494C C254254D D259259【思路点拨】【思路点拨】确定电阻的长度和横截面积是解题的关键确定电阻的长度和横截面积是解题的关键题型二：电阻定律的理解和应用题型二：电阻定律的理解和应用【答案】【答案】C题型三：电功和电功率及电热和热功率的计算题型三：电功和电功率及电热和热功率的计算例例3 有一个直流电动机，把它接入有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路电压的电路中，电动机不转，测得流

8、过电动机的电流是中，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；若把电动机接入若把电动机接入2.0 V电压的电路中，电动机正常工电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是作，工作电流是1.0 A求电动机正常工作时的输出求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，转子突然功率是多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？被卡住，电动机的发热功率是多大？【答案】【答案】1.5 W8 W【方法与知识感悟】【方法与知识感悟】通过纯电阻与非纯电阻元件通过纯电阻与非纯电阻元件来比较电功和电热，如下表：来比较电功和电热，如下表：纯电阻元件纯电阻元件非纯电阻元件非纯电

9、阻元件电功电功(率率)WUIt(电功率电功率P电电UI)电热电热(能能)QI2Rt(热功率热功率P热热I2R)电功和电电功和电热的关系热的关系WQ(P电电P热热)(PUII2R)WQ(P电电P热热)(WQE其他其他或或UII2RP其他其他)C 【解析】【解析】本题考查的是对电阻率的理解电阻率本题考查的是对电阻率的理解电阻率的影响因素是导体本身的材料和温度，与导体的的影响因素是导体本身的材料和温度，与导体的长度、横截面积等无关，长度、横截面积等无关，A错误，错误，B错误，错误，C正正确确D项的前半句是正确的，但后半句中导体对项的前半句是正确的，但后半句中导体对电流的阻碍作用是电阻而不是电阻率，电

10、流的阻碍作用是电阻而不是电阻率，D错误错误C 3某一用直流电动机提升重物的某一用直流电动机提升重物的装置如图所示重物的质量装置如图所示重物的质量m50 kg，电源电动势，电源电动势E110 V，不计电源电阻及各处摩擦，当电动机以不计电源电阻及各处摩擦，当电动机以v0.90 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I5 A，由此可知，电动机线圈的电阻，由此可知，电动机线圈的电阻R是多少？是多少？(g取取10 m/s2)【解析】【解析】电源工作时将其他形式的能转化为电能输入电源工作时将其他形式的能转化为电能输入电路，电流通过电动机将电能转化为机械能

11、输出，由电路，电流通过电动机将电能转化为机械能输出，由能量守恒定律可知能量守恒定律可知EItI2Rtmgvt，解得电动机线圈，解得电动机线圈的电阻的电阻R4 .【巩固基础】【巩固基础】A2(2012全国全国)一台电风扇一台电风扇的额定电压为交流的额定电压为交流220 V在其正常工作过程中，用在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时交流电流表测得某一段时间内的工作电流间内的工作电流I随时间随时间t的变化如图所示这段的变化如图所示这段时间内电风扇的用电量为时间内电风扇的用电量为( )A3.9102度度 B5.5102度度C7.8102度度 D11.0102度度B【解析】【解析】分段计算用电量，

12、根据分段计算用电量，根据WUIt得得WW1W2W32200.31060 J2200.41060 J2200.24060 J1.98105 J，而，而1度度1 kWh3.6106 J，所以，所以W1.98105 J0.055度度5.5102度，度，故故B选项正确，选项正确，A、C、D选项错误选项错误B 【解析】【解析】公式公式PUI适用于任何电路的电功率的计算，而适用于任何电路的电功率的计算，而非电热功率的计算，故非电热功率的计算，故A错误；焦耳定律公式错误；焦耳定律公式PI2R适用适用于任何电路的电热功率的计算，故于任何电路的电热功率的计算，故B正确；正确；C、D错误错误*4一个一个T形电路如

13、图所示，形电路如图所示，电路中的电阻电路中的电阻R110 ，R2120 ，R340 .另有一测另有一测试电源，电动势为试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计则，内阻忽略不计则( )A当当cd端短路时，端短路时，ab之间的等效电阻是之间的等效电阻是40 B当当ab端短路时，端短路时，cd之间的等效电阻是之间的等效电阻是40 C当当ab两端接通测试电源时，两端接通测试电源时，cd两端的电压为两端的电压为80 VD当当cd两端接通测试电源时，两端接通测试电源时，ab两端的电压为两端的电压为80 VAC5 5三个同样的电阻，额定功率均为三个同样的电阻，额定功率均为10 W10 W，把其中，把其中两个

14、并联再与第三个串联接入电路，则此电路允两个并联再与第三个串联接入电路，则此电路允许消耗的最大功率为许消耗的最大功率为( )( )A A10 W B10 W B15 W 15 W C C20 W D20 W D30 W30 WB【提升能力】【提升能力】6近年来，因低温雨雪冰冻造成高压输电线因结冰近年来，因低温雨雪冰冻造成高压输电线因结冰而损毁严重为消除高压输电线上的冰凌，有人设而损毁严重为消除高压输电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰若计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰若在正常供电时，高压线路上输电电压为在正常供电时，高压线路上输电电压为U，电流为，电流为I，热量损

15、耗功率为热量损耗功率为P；除冰时；除冰时(认为输电总功率和输电认为输电总功率和输电线电阻不变线电阻不变)，输电线上的热量损耗功率需变为，输电线上的热量损耗功率需变为25P，则除冰则除冰( )A输电电流为输电电流为5I B输电电流为输电电流为25I C输电电压为输电电压为25U D输电电压为输电电压为5UA根据铭牌上提供的信息，下列说法正确的是根据铭牌上提供的信息，下列说法正确的是( )A四种电器都正常工作时电风扇中通过的电流最小四种电器都正常工作时电风扇中通过的电流最小B四种电器都正常工作时空调机消耗的电功率最大四种电器都正常工作时空调机消耗的电功率最大C在在24小时内正常使用的电冰箱比连续运

16、转的电风扇小时内正常使用的电冰箱比连续运转的电风扇耗电多耗电多D在在24小时内正常使用的电冰箱比连续运转的电风扇小时内正常使用的电冰箱比连续运转的电风扇耗电少耗电少ABD【解析】【解析】四种用电器正常工作时，额定电压均可认为为四种用电器正常工作时，额定电压均可认为为220 V，而电风扇的功率最小，由，而电风扇的功率最小，由PUI知，电风扇中电流知，电风扇中电流最小，最小，A对；由于空调电流最大，故空调消耗的电功率最对；由于空调电流最大，故空调消耗的电功率最大，大，B对；电风扇对；电风扇24小时连续运转消耗的电能为小时连续运转消耗的电能为WPt6510324 kWh1.56 kWh，大于电冰箱消

17、耗的电能，大于电冰箱消耗的电能0.8 kWh，所以，所以C错，错，D对故答案为对故答案为A、B、D.*8如图所示的电路中，输入电如图所示的电路中，输入电压压U恒为恒为12 V，灯泡，灯泡L上标有上标有“6 V、12 W”字样，电动机字样，电动机线圈的电阻线圈的电阻RM0.50 .若灯泡恰能正常发光，以下说法若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是中正确的是( )A电动机的输入功率为电动机的输入功率为12 WB电动机的输出功率为电动机的输出功率为12 WC电动机的热功率为电动机的热功率为2.0 WD整个电路消耗的电功率为整个电路消耗的电功率为22 WAC9某材料的电阻率某材料的电阻率随温度变化的规

18、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是与温度无关的常数金属的电阻一般随温度的升高而增大，具有关的常数金属的电阻一般随温度的升高而增大，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温度正温度系数；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，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：在知：在0 时，铜的电阻率为时，铜的电阻率为

19、1.7108m，碳的电阻，碳的电阻率为率为3.5105m，在，在0 附近时，铜的电阻温度系数附近时，铜的电阻温度系数为为3.91031，碳的电阻温度系数为，碳的电阻温度系数为5.01041.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m的的导体，要求其电阻在导体，要求其电阻在0附近不随温度变化，求所需碳附近不随温度变化，求所需碳棒的长度棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)10一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：数表：规格规格后轮驱动直流电动机后轮驱动直流电动机车型车型26电动

20、自行车电动自行车额定电压下的输出功率额定电压下的输出功率110W整车质量整车质量30 kg额定电压额定电压36 V最大载重最大载重120 kg额定电流额定电流3.5 A质量为质量为M70 kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力所受阻力f恒为车和人总重的恒为车和人总重的0.02倍若倍若g取取10 m/s2，那么，那么在此人行驶的过程中，求：在此人行驶的过程中，求：(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)(1)此车电动机在额定电压下正常工作的效率有多高？此车电动机在额定电压下正常工作的效率有多高？(2)在电动机以额定功率提供动力的情况下，此人骑在电动机以额定功率提供动力的情况下，此人骑车行驶的最大速度为多大？车行驶的最大速度为多大？(3)在电动机以额定功率提供动力的情况下，当车速在电动机以额定功率提供动力的情况下，当车速为为v11.0 m/s时，此人骑车的加速度为多大？时，此人骑车的加速度为多大？(4)假设电动机正常工作时，损失的功率有假设电动机正常工作时，损失的功率有80%是由是由于电机绕线电阻生热而产生的，则电动机的绕线