3.1+导体的伏安特性曲线+课件-【知识精讲精研】高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

第三章恒定电流粤教版必修三第一节导体的伏安特性曲线新课导入

电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光，这是为什么?提示：雷电是云层间或云层与地之间的电压达到一定值时将空气击穿所产生的放电现象，所形成的电流是瞬时电流。手电筒中因为电源的作用，小灯泡中有持续电流而持续发光。电路中的电流是怎样形成的呢?电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光，这是为什么?电流的产生原因A、B两个导体，A带正电荷，B带负电荷，如果用一根导线H将A、B连接起来，导线H中会形成电流吗？这个电流是持续存在的吗？-BA-A++++++++_B_______当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电子在电场力的作用下发生定向移动，形成电流。由于A得到电子，B失去电子，自由电子的定向移动使两个导体很快达到静电平衡，形成等势体。电流的产生原因怎么才能让电路中有持续电流呢？导线中产生瞬时电流！HH

抽水机的工作原理水流水势A水势B瞬时的水流持续的水流如何形成持续的水流？AB连通器水势A水势B抽水机水流类比如何操作才能使导线H中有持续的电流呢？如果在A、B之间加入一个装置P，它能不断地从A取走电子，补充给B，使A、B之间始终保持一定的电势差，这样导线H中就会有持续的电流。电源的作用就是搬运电荷，保持导线两端的电势差，从而保持电路中有持续的电流。电源AB连通器水势A水势B抽水机水流正极负极1.电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置；2.作用：搬运电荷，保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流。---+A++++++___B_____P--+类比抽水机（其它形式能转化为电能）电源（1）存在自由电荷金属导体——自由电子电解液——正、负离子气体导电——正、负离子和自由电子形成电流的条件：PBA——_______———+++++++（2）导体两端存在电压（电势差）当导体两端分别与电源的两极连接时，导体两端存在电压，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流。形成电流的条件：电源中电势高的一极是正极，电势低的一极是负极。太阳电池干电池铅蓄电池锂电池常见电源纽扣电池手机电池思考电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光，这是为什么?电源将正极的负电荷不断地搬运到负极，使得电路中的电流能够持续存在云层间放电完成之后，没有电源能够将电荷再次从一个云层搬运到另外一个云层，因此放电的电流就只能存在于这一瞬间【例题】关于电源以下说法正确的是(

)A．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差B．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能C．只要电路中有电源，电路中就一定有电流D．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量电源在搬运电荷的过程中，需要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能．电路是否闭合？电源是对电路提供能量的装置在电源内部，将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变B如何描述电流的强弱呢？思考通过某段导体横截面的电荷量Q跟所用时间t的比值叫做电流1、物理意义:表示电流的强弱程度4、国际单位:3、公式:(比值定义法)安培(A)1A=1C/s常用单位：毫安（mA）、微安（μA）5、方向:正电荷定向移动的方向（电子流动的反方向）＋＋＋

2、定义:电流（单位时间内通过导体横截面积的电荷量）6、说明（1）电流方向的规定：规定正电荷定向移动的方向为电流方向.

在电源外部的电路中,电流从电源的正极流向负极；在电源的内部,电流是从电源的负极流向正极；形成闭合回路。（2）金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反.（3）电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时：即：公式中的Q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。I电流某电解池中，如果在1s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1m2的某截面，那么通过这个截面的电流是(

)A．0

B．0.8A

C．1.6A

D．3.2AD

小试牛刀【例题】如图所示，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

从微观的角度考虑，导体中电流的强弱，与哪些因素有关系呢？思考电流的微观解释1.猜测：电子的电荷量自由电子定向移动的平均速率自由电子的密集程度导体的横截面积导体的长度……一段圆柱形导体：横截面积为S，长为l，单位体积内的自由电子数为n，每个电子的电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v。Slv电流的微观解释2.建立模型电流的微观解释3.推导和解释：Slvvtt时间内，只有长为vt的圆柱内的电子能通过横截面S。长为vt的圆柱内的自由电子总数N=nSvtt时间内，通过横截面S的总电荷量

q=Ne=neSvt电流I可以表示为：【微观】电流的微观表达式：I=nqSv

(v表示电荷定向移动的速率)【宏观】只适用纯电阻电路（不包含电源）两个公式的比较：

从微观看,电流由导体中单位体积内的自由电荷数､自由电荷的电荷量（导体的材料决定），定向移动的速度（电压决定）,还与导体的横截面积（形状）决定。【例题】有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流I=1A,已知铜的密度为ρ，铜的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA,电子的电量为e，求铜导线中自由电子定向移动的速率。（可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子）【例题】有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流I=1A,已知铜的密度为ρ，铜的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA,电子的电量为e，求铜导线中自由电子定向移动的速率。（可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子）【解析】设自由电子在导线内定向移动的速率是v。取一段导线，自由电子从它的左端定向移动到右端的时间为t，则这段导线的长度为vt，体积为vtS，质量为ρvtS，则这段导线中的原子数(自由电子数)为t时间内通过导体横截面的电荷量:

把这个式子代入

,得

解得

vtvSv【例题】有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位长度的导线中有n个自由电子，设每个自由电子的电荷量为q，此时电子定向移动的速率为v，则在Δt时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为（

）AC

【例题】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相等D．自由电子定向移动的速率不相等AD

环形电流环形电流的计算采用等效的观点,所谓等效电流,就是把电荷周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流。对周期性运动的电荷,常取一个周期,利用I=

=

求等效电流。【例题】半径为R

的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为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(

)A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B．若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小AB【例题】安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕原子核运动可等效为一环形电流。如图为一分子电流模型，电量为e的电子以角速度ω绕原子核沿顺时针方向做匀速圆周运动，则该环形电流的大小和方向为（）A．

，逆时针

B．

，顺时针 C．

，逆时针

D．

，顺时针A欧姆定律？知识回顾

导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。1、内容：2、表达式：

变形电阻：导体两端的电压跟通过的电流之比3.适用条件：金属、电解液等纯电阻导电；气体导电、半导体导电及含电动机、电解槽等电器不适用。同一导体或同一段纯电阻电路（不含电源、电动机、电解槽等电器的电路）选取一个金属导体a，研究导体两端的电压随导体中的电流的变化情况测量电路:测导体的电流、电压SRAVA电路图控制电路限流式分压式研究导体中的电流随导体两端的电压的变化情况先用导体A进行实验，移动滑片改变通过导体的电流值，并记录几组I、U的值换用不同的导体B，重复上述实验,记录数据。通过导体的电流I/A00.100.200.300.400.50导体A两端的电压U/V00.901.802.603.54.6导体B两端的电压U/V00.631.251.872.493.00实验数据：SRAVA两个金属导体的U-I图像：BA

I/A

U/V

金属导体的U-I图像是一条过原点的直线。同一个导体，不管电流、电压怎样变化，电压跟电流之比都是一个常量，可写成R是一个只跟导体本身性质有关而与通过的电流无关的物理量。R的值反映了导体对电流的阻碍作用，故物理学中就把它叫作导体的电阻。图中不同导体U-I图像的倾斜程度不同，表明不同导体的R值不同。②定义式：①物理意义：反映了导体对电流的阻碍作用。③国际制单位：欧姆，符号ΩΩΩ1kΩ1MΩ

注意：R只跟导体本身性质有关，与导体中的电流和导体两端的电压无关。电

阻

图中不同导体U-I图象的倾斜程度不同，表明不同导体的R值不同。那是谁的电阻大呢？方法：比较夹角的大小=RARA>RBIUOAB)β)α斜率：KA==RB斜率：KB=在导体U-I图象中，斜率反映了导体电阻的大小。想一想K=R，不一定等于tanα

U-I图像BA

I/A

U/V

在实际应用中，常用横坐标表示电压U纵坐标表示电流I

I-U

图像

图中不同导体I-U图象的倾斜程度不同，表明不同导体的R值不同。那是谁的电阻大呢？UIOBA)β)α

在导体I-U图象中，斜率反映了导体电阻的倒数的大小。想一想

∴RA>RB4.两种图像：IUOBAIUOBAk=R

在导体的U-I图像中，斜率反映了导体电阻的大小。在导体的I-U图像中，斜率反映了导体电阻的大小的倒数。U-I图线I-U图线伏安特性曲线他们的图线可不可以是曲线呢？若是曲线又反映了什么特点？小灯泡的伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线对于金属导体，在温度没有显著变化时，电阻几乎是不变的，它的伏安特性曲线是一条过原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫作线性元件。对于气体导体（如日光灯管、霓虹灯管中的气体）以及某些导电器件（如晶体管），电阻一般会随电路电压、电流的变化而变化，它的伏安特性曲线不是直线，这类电学元件叫作非线性元件。线性元件和非线性元件:专题控制电路——滑动变阻器的两种接法你能说出滑动变阻器的各个部件的名称吗？示意图电路符号ABC或者DA、B是绕在绝缘桶上的两个端点C、D是金属杆的两个端点电阻丝上能够与滑片P接触的地方，绝缘漆已被刮去，使滑片P能把金属杆与电阻丝连接起来。新课导入

测量未知电阻时，需取同一电阻的多组电压和电流值。此时可接入滑动变阻器，能起到直接改变测量电阻的电流或电压大小的作用，达到测多组数据的实验效果。那么，滑动变阻器该如何接入电路呢？1.限流式：一上一下接线(一上两下也可以)+-2.分压式：一上两下接线+-滑动变阻器的两种接法调节的方式有何不同？限流式分压式（b）分压式接法（通过变阻器改变用电器两端的电压，起调压器的作用）（a）限流式接法

(通过变阻器改变电路中的电流，以控制电路中的电流)想一想PARB

PARB

变阻器的常规处理

——将变阻器从滑动触点P分成两个部分，把一个完整的变阻器看成是由两部分串联组成的，如下图所示。abPVabPA两种接法的等效电路ABP限流式：直接串联PARB分压式：先并联后串联滑动变阻器的两种接法的比较02（2）这种接法的滑动变阻器的接线方法你会吗？参照实物图画出电路图并连接实物图，归纳接线方法。滑动变阻器的最大阻值偏小；选用最大阻值大的。“一上一下”，下边接线柱接哪边，哪边电阻就有效。限流电路URABPRxUsRABRx想一想（1）如果滑片P从最右端移到最左端，通过Rx的电流无明显变化，你认为是什么原因？如果要增大Rx电流、电压的调节范围，应如何选用滑动变阻器？电流调节范围：电压调节范围：限流接法选择滑动变阻器的一般原则：选择比待测电阻大或相当的。（2）这种接法的滑动变阻器的接线方法你会吗？参照实物图画出电路图并连接实物图，归纳接线方法。不产生影响“一上，两下”选择最大阻值小的滑动变阻器。