研究电流电压和电阻

3．2研究电流、电压和电阻教学目标1、明确电流的定义及形成机理，掌握公式2、明确电压就是电势差，知道电路中电势的变化规律3、理解电阻的形成，知道电阻与温度的关系中电势的变化规律4、复习部分电路欧姆定律研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第1页!1．电流：流过导体某一横截面的电荷量Q跟所用时间t的比值I叫做电流．定义式：单位：安培，简称安（A）而Q=It2．方向：规定为正电荷定向移动的方向，与负电荷的定向移动的方向相反．3．参与导电的自由电荷：金属导体中的是自由电子;电解质溶液中的是正、负离子;电离气体中的是正、负离子

和电子。

电荷是在电场力作用下发生定向移动形成电流．4．微观表达式:I＝nqvS注意:三个速率的不同：自由电子定向移动的速率10－5m/s；自由电子无规则热运动的速率105m/s；电流的传播速率即光速一、电场与电流研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第2页!1．电势变化规律：在外电路沿电流的方向，电势逐渐降低，即在电场力的作用下电流总是由高电势，流向低电势。无电阻的导线上无电势降落（见62页图）2．电压：沿电流方向上任意两点间存在的电势差，就是电压二、电路中的电压和电势降落2．形成机理：形成机理：金属导体中的自由电子在电场力作用下定向移动过程中，不断地与晶体点阵上的原子实碰撞，形成了对电子定向移动的阻碍作用．三、电阻的形成：3．纯金属电阻与温度之间的关系:R＝R0(1＋αt)R表示t℃时的电阻，R0表示0℃时的电阻值，α叫做电阻的温度系数．原子实：失去一些核外电子的金属原子叫做原子实1、电阻定义：导体对电流的阻碍作用叫做电阻，定义式:研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第3页!要点考查要点1对公式I＝Q/t的理解及应用要点2电流的微观解释及其应用要点3电阻的形成及与温度的关系要点4部分电路欧姆定律的应用及电阻伏安特性图像研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第4页!

例1、(1)在金属导体中，若10s内通过横截面的电荷量为10C,则导体中的电流为多少A?(2)某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正、负离子的电荷量均为10C，则电解液中的电流为多少A?变式训练：某电解池内，如果在1s内共有5×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子从相反方向通过某截面,那么通过这个截面的电流是(

)

A．0

B．0.8AC．1.6A D．3.2AD研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第5页!1．电流微观表达式I＝nqvS中各符号的物理意义是什么？2．从微观角度看电流大小取决于哪些因素？导电模型的建立：如图所示，特别提醒：(1)对于公式I＝nqSv，要理解每个符号所代表的物理量，不要死记公式．(2)学会先建立一种模型，再运用学过的知识进行理论推导的方法．(3)若已知单位长度的自由电荷数为n，则电流的微观表达式为I＝nqv.要点2电流的微观解释及其应用研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第6页!变式训练D1、研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第7页![特例]来自质子源的质子(初速度为零)，经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流为1mA的细柱形质子流．(1)已知质子的电荷量为e＝1.60×10－19C．这个质子流每秒钟打到靶上的质子数为多少？(2)假定分布在质子源到靶之间的电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为N1和N2，则N1与N2之比是多少？【思维流程】+++++++++800kVL4Lv1v2研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第8页!1.电阻的成因：自由电子与晶体点阵上的原子实碰撞，形成对电子定向运动的阻碍作用，这是电阻产生的根本原因，也是电阻元件在通电时发热的原因．要点3电阻的形成及与温度的关系例3、关于电阻的形成,下列说法正确的是(

)A．电阻是自由电子在导体中定向运动所受的阻力，类似于固体在液体中移动时所受的黏滞阻力B．电阻是自由电子与晶体点阵上的原子实碰撞形成的对电子定向运动的阻碍作用C．电阻是由于电阻元件在通电时发热所产生的阻碍作用D．电阻元件通电后会在自由电子与原子实碰撞过程中发热BD研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第9页!例5．如图3所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知，下列说法正确的是 (

)A．导体的电阻是25ΩB．导体的电阻是0.04ΩC．当导体两端的电压是10V时，通过导体的电流是0.4AD．当通过导体的电流是0.1A时导体两端的电压是2.5VACD

变式训练．小灯泡的伏安特性曲线如图1中的AB段(曲线)所示，由图5可知，灯丝的电阻因温度的影响改变(

)A.5Ω B.10ΩC.1ΩD.6ΩB

要点4电阻伏安特性图像研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第10页!1．导体中电流I的表达式为I＝nqSv，其中S为导体的横截面积，n为导体每单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v是 (

)

A．导体运动的速率B．电流传导的速率

C．电子热运动的速率D．自由电荷定向移动的速率2．某电解池中，若在2s内各有1.0×1019个2价正离子和2.0×1019个1价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是 ()A．0B．0.8AC．1.6A D．3.2AD

D

3．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 ()

A

练习研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第11页!5．如果导线中的电流为1mA，那么1s内通过导体横截面的自由电子数是多少？若“220V

60W”的白炽灯正常发光时的电流为273mA，则20s内通过灯丝的横截面的自由电子数目是多少个？6.25×1015个3.4×1019个4.如图6所示，A、B、C为三个通电导体的I－U关系图像．由图可知，电阻最大的导体是________；若在导体B两端加上10V电压时，通过导体B的电流是________．

2.5A

C研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第12页!7.盛夏的入夜，正当大地由喧闹归于沉睡之际，天空却不甘寂寞地施放着大自然的烟火，上演着一场精彩的闪电交响曲．某摄影爱好者拍摄到的闪电如图所示，闪电产生的电压、电流是不稳定的，假设这次闪电产生的电压可等效为2.5×107V、电流可等效为2×105A、历时1×10－3s，则：(1)若闪电定向移动的是电子，这次闪电有多少个电子发生了移动？(2)这次闪电释放的电能是多少？解析：研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第13页!9．北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道．当环中电流是10mA时(设电子的速度是3×107m/s)，则整个环中运行的电子数目为(电子的电荷量e＝1.6×10－19C)(

)A．5×1011 B．5×1010C．1×102 D．1×104解析：选A.电子运行的周期:T＝s/v＝240m/(3×107m/s)＝8×10－6s，一个电子形成的电流为I0＝e/T＝1.6×10－19C/8×10－6s＝2×10－14A，A所以整个环中运行的电子数为:N＝I/I0＝10×10－3A/2×10－14A＝5×1011.设单位长度的自由电荷数为n，则电流的微观表达式为I＝nev.研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第14页!四、部分电路欧姆定律2、应用注意:IUoR1R2R2﹥R1UIoR1R2R2＜R12)适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件．1)两个对应：时间对应、空间对应3、伏安特性曲线:研究部分电路欧姆定律时,常画成I～U或U～I图象,对于线性元件伏安特性曲线是直线,对于非线性元件,伏安特性曲线是非线性的.自由电子定向移动过程中不断地与晶体点阵上的原子实碰撞，将它的一部分动能传递给原子实，导体的内能增加，温度就升高了．4.电流流过电阻，电阻发热原因：研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第15页!要点1对公式I＝Q/t的理解及应用研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第16页!3.如图所示，在某一电解池中有一价的电解液，ts内通过溶液内截面的正离子个数为n1，负离子的个数为n2，设元电荷的带电量为e，则下列说法正确的是(

)A．正离子定向移动形成的电流方向从A指向B，负离子定向移动形成的电流方向从B指向AB．溶液内正、负离子向相反方向移动所形成的电流相互抵消，电流为零D2：在电解槽中，1min内通过横截面的一价正离子和一价负离子的个数分别为1.125×1021和7.5×1020，则通过电解槽的电流为_______5AC．溶液内电流方向为从A指向B，电流为D．溶液内电流方向为从A指向B，电流为研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第17页!例2、截面面积为S的导线中通有电流I.已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间Δt内通过导线横截面的电子数是(

)A．nSvΔt

B．nvΔtC．IΔt/e D．IΔt/(Se)【解】根据电流的定义式可知，在Δt内通过导线截面的电荷量Q＝IΔt，所以这段时间内通过的自由电子数为N＝Q/e＝IΔt/e.（总量除以单量求总数）自由电子定向移动的速率是v，因此在时间Δt内，位于以截面S为底、长l＝vΔt的这段导线内的自由电子都能通过截面．这段导线的体积V＝Sl＝SvΔt，故Δt内通过截面S的自由电子数为N＝nV＝nSvΔt.（体密度乘以体积求总数）所以A、C正确．A、C【思路】

(1)由电流的定义确定通过导体横截面的电量．(2)由电子的电荷量确定通过导体横截面的电子数．研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第18页!A.B.C.D.2．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束．已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数为

(

)B（体密度乘以体积求总数）（电场力做功求速度）研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第19页!（2）设质子束的横截面积为S，在质子束中与质子源相距L和4L两处质子速度分别为v1和v2，单位体积内质子数分别为n1和n2.：+++++++++800kVL4Lv1v2因流过质子束各截面的电流都等于I，由电流的微观表达式I＝nevS可得：n1ev1S＝n2ev2S.①

因加速电场是均匀的，可知质子的加速度相等，设为a，由匀加速直线运动公式可得:研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第20页!例4．某纯金属的电阻温度系数为0.004/℃，该金属电阻在0℃时的电阻值为100Ω，则阻值为102Ω时的温度为(

)A．1℃ B．2℃C．5℃ D．10℃C2．金属电阻与温度的关系：R＝R0(1＋αt)；

金属电阻随温度的升高而增大．研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第21页!6、如图,若电源输出电压保持不变，R1=30欧姆,滑动变阻器的滑片P在中点时,伏特表的示数为3伏,滑片P在b端时,伏特表示数为4.5伏,求电源电压和滑动变阻器的阻值?研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第22页!3.如图所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面A，在铝导线上取一个截面B，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的(

)A．电流相等B．电流不相等C．自由电子定向移动的速率一定相等D．自由电子定向移动的速率可能不相等AD解析：由电流定义知

故A正确，B错误．由电流的微观表达式I＝nSqv知，I、q均相等，但n不相等，SA＜SB，所以vA和vB不一定相等，故C错误，D正确．研究电流电压和电阻共26页，您现在浏览的是第23页!6．半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应有