电流电阻电功及电功率

电流电阻电功及电功率考点点击1.欧姆定律Ⅱ2.电阻定律Ⅰ3.电阻的串联、并联Ⅰ4.电源的电动势和内阻Ⅱ5.闭合电路的欧姆定律Ⅱ6.电功率、焦耳定律Ⅰ考点点击7.实验七：测定金属的电阻率8.实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线9.实验九：测定电源的电动势和内阻10.实验十：练习使用多用电表2．由于该部分知识与学生实验结合紧密，因此常通过实验考查该部分知识的运用情况．考查既具体又灵活，像仪器的选择、读数、器材的连接、数据处理、误差分析等，每年的高考试题中都有所涉及，在复习中应予以足够重视．对于多用电表的认识和使用，常见的测量电阻的方法，滑动变阻器、电压表、电流表等电学元件及仪表的使用等应该牢牢地掌握.一、电流1．电流形成的条件(1)导体中有

；(2)导体两端存在

．2．方向：

定向移动的方向．3．矢标性：电流有方向，但电流是标量．自由电荷电压正电荷4．公式(1)定义式：I＝

.(2)微观表达式：I＝

(n为单位体积内

，e为自由电荷的电荷量，S为导体的横截面积，v为

定向移动的速率)．neSv自由电荷数自由电荷5．分类(1)直流电：

不随时间改变的电流．

恒定电流：

和方向都不随时间改变的电流．(2)交流电：

随时间改变的电流．方向大小方向二、电阻、电阻定律和电阻率1．电阻(1)定义式：R＝.(2)物理意义：导体的电阻反映了

作用的大小，R越大，阻碍作用越强，反之越弱．导体对电流的阻碍2．电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻跟它的

成正比，

与它的

成反比，导体电阻与构成它的材料

有关．(2)表达式：

.长度横截面积导电性能增大减小绝对零度减小为零导体的电阻反映了导体对电流阻碍的性质，是由导体本身决定的，与导体两端的电压和电流无关．三、电功、电功率、电热1．电功(1)定义：电路中

移动电荷做的功．(2)公式：W＝qU＝

(适用于任何电路)．(3)实质：

对电荷做功，

转化成其他形式能的

过程．电场力IUt电场力电能3．电热：电流流过导体产生的热量．由

定律来计算，Q＝

.4．热功率：一段电路因发热而消耗的功率，表达式为：P热＝＝

.2．电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功．表示电流做功的

．(2)公式：P＝＝

(适用于任何电路)．快慢IU焦耳I2RtI2R1．电流的微观表达式(1)已知条件：如图7－1－1所示，粗细均匀的一段导体长为l，横截面积为S，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，当导体两端加上一定的电压时，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v.(2)导体内的总电荷量：Q＝nlSq.(3)电荷通过截面D的时间：t＝2．与电流有关的三种速率的比较名称电荷定向移动速率电流的传导速率电荷无规则热运动速率概念自由电荷沿某一方向运动的速率电场的传播速率自由电荷做无规则运动的速率速率大小金属导体中约为10－5m/s

等于光速3×108m/s

约为105m/s

1．如图7－1－2所示，一根横截面

积为S的均匀长直橡胶棒上均匀

带有负电荷，每米电荷量为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(

)图7－1－2A．vq

B.C．qvSD.解析：在电荷的运动方向上假设有一横截面，而在时间t内通过的电荷量为Q＝vtq，由I＝可得：由于棒运动而形成的等效电流大小为I＝＝vq，故A正确．答案：A1．电阻与电阻率的区别(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，电阻大的导体对电流的阻碍作用大．电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量，电阻率小的材料导电性能好．(2)导体的电阻大，导体材料的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小，即电阻率小的导体对电流的阻碍作用不一定小．(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关．2．电阻的决定式和定义式的区别与相同点公式R＝ρR＝区别电阻定律的表达式电阻的定义式说明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，并不说明电阻与U和I有关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体相同点都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释)2．如图7－1－3所示，厚薄

均匀的长方体金属片，

边长ab＝10cm，bc＝5cm，当A与B间接入的

电压为U时，电流为1A，

当C与D间接入的电压为U时，其电流为(

)A．4AB．2AC．0.5AD．0.25A图7－1－3答案：A1．电功与电热(1)在纯电阻电路(如白炽灯、电炉、电饭锅、电烙铁、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等)中，电功等于电热，即W＝Q＝Pt＝UIt＝I2Rt＝t.(2)在非纯电阻电路(含有电动机、电解槽、给蓄电池充电及日光灯等)中，消耗的电能除转化成内能外，还有一部分转化成机械能(如电动机)或化学能(如电解槽)，即：电动机：W＝E机＋Q

(UIt＝E机＋I2Rt)电解槽：W＝E化＋Q

(UIt＝E化＋I2Rt)此时：W>Q

(UIt>I2Rt)在非纯电阻电路中，t既不能表示电功，也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立．2．电功率与热功率(1)在纯电阻电路中，电功率等于热功率，即P＝UI＝I2R＝.(2)在非纯电阻电路中，电功率包含热功率，P＝UI为电功率，P′＝I2R为热功率，有P>P′.当电动机转子卡住不转动时，仍为纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能．在电动机转动时为非纯电阻电路，U>IR，欧姆定律不再适用，大部分电能转化为机械能．3．(2010·泰安模拟)有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220V，60W”．现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量(

)A．日光灯最多B．电烙铁最多C．电风扇最多D．一样多答案：B如图7－1－4所示，在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图所示．如果测得2s内分别有1.0×1018个正离子和负离子通过溶液内部的横截面M，试问：溶液中电流的方向如何？电流多大？图7－1－4[答案]

A→B

0.16A正确理解I＝中q的含义应注意两点：(1)q是通过横截面的电荷量而不是单位横截面的电荷量．(2)电荷量不等的同种电荷同向通过某一横截面时，q＝q1＋

q2；异种电荷反向通过某一横截面时，q＝|q1|＋|q2|，不能相互抵消.两根完全相同的金属祼导线A和B，如果把导线A均匀拉长到原来的2倍，电阻为RA′，导线B对折后绞合起来，电阻为RB′，然后分别加上相同的电压，求：(1)它们的电阻之比；(2)相同时间内通过导线横截面的电荷量之比．[课堂笔记]

(1)一根给定的导线体积不变，若均匀拉长为原来的2倍，则横截面积变为原来的，设A、B导线原长为l，横截面积为S，电阻为R，则lA′＝2l，SA′＝，lB′＝，SB′＝2S.RA′＝ρ＝4ρ＝4R，RB′＝ρ则RA′∶RB′＝4R∶＝16∶1.(2)根据I＝，q＝It＝t(此步推导的方向是利用不变量U和已知量R、t)，由题意知：UA＝UB，tA＝tB，则qA∶qB＝RB′∶RA′＝1∶16.[答案]

(1)16∶1

(2)1∶16(14分)一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后正常工作，消耗功率66W，求：(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？(3)如果接上电源后，电风扇的扇叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？电风扇正常工作时的效率为η＝×100%≈97.3%.┄┄┄┄┄┄(2分)(3)电风扇的扇叶被卡住后通过电风扇的电流I＝A＝11A┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2分)电动机消耗的电功率

P＝IU＝11×220W＝2420W┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2分)电动机发热功率P内＝I2R＝112×20W＝2420W．┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2分)[答案]

(1)0.3A

(2)64.2W

1.8W

97.3%(3)11A

2420W

2420W1．关于电流，下列说法中正确的是(

)A．导线内自由电子定向移动的速率等于电流的传导速率B．电子运动的速率越大，电流越大C．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向D．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位答案：D2．(2009·广东高考)导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是(

)A．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比B．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比C．电压一定，电阻与通过导体的电流成正比D．电流一定，电阻与导体两端的电压成反比解析：由电阻定律R＝ρ和电阻的定义式R＝可得A正确，B、C、D均错误．答案：A3．(2010·南京模拟)温度能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能，如图7－1－5所示的图线分别为某金属导体和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线，则(

)图7－1－5A．图线1反映半导体材料的电阻随温度的变化关系B．图线2反映金属导体的电阻随温度的变化关系C．图线1反映金属导体的电阻随温度的变化关系D．图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化关系解析：金属导体的电阻随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻随温度的升高而减小，故选项C、D正确．答案：CD额定容量54L最高水温75℃额定功率15