高中物理必修3 第十一章 电路及其应用 （2024人教版）

必修三

第十一章电路及其应用

雷鸣电闪时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,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?-BA-A++++++++_B_______等势体第一节电源和电流一、电源静电力使电子从B（负极）向A（正极）定向运动导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差---+A+++++++___B_____P--电源——能把自由电子从A(正极)搬到B(负极)的装置.AB水池抽水机

小结:形成电流的条件

（1）存在自由电荷金属导体——自由电子电解液——正、负离子（2）导体两端存在电压

当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流．电源——持续的电流．

导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。-----恒定电场二、恒定电流——大小、方向都不随时间变化的电流

1、电流强度定义：用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱2、公式：

4、方向：正电荷定向移动的方向3、单位：安培A（1）电流为标量

（2）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q为正、负电荷的绝对值之和。

某电解池，如果在1s中内共有5.0×1018个二价正离子和5.0×1018个一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？答案：2.4A说明

三、电流的微观表达式

推导：导体长l横截面积s自由电荷定向移动速率为v

单位体积内的自由电荷数为n每个自由电荷量为q。-------ABl总电量电荷总数nqSvnlSql/vNqtQI====l/v思考题

如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，电流运动一米需要多少时间？

电子定向移动的速率约10-5m/s，

电子热运动的平均速率105m/s，电场的传播速率3×108m/s.已知一段直导线内部场强处处为E，长为L，单位体积内电荷数为n，每个电荷电量为e，横截面积s，这段导体每单位长度的电阻为r，求：自由电荷定向移动速率v

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ρ=8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1，电子的电量e=-1.6×10-19C。假设一个铜原子提供一个自由电子，求铜导线中自由电子定向移动的速率解：设自由电子定向移动的速率是v通过横截面的电荷量是由得从中解出代入数值后得v=7.5×10-5m/svsv

三种速度的区别（1）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言）（2）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-2—-10-3m的数量级。（对每个电子而言）（3）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与温度有关，通常情况为每秒几百米。导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值。3、定义式：4、单位：2、物理意义：1、定义：国际单位制中欧姆（Ω）反映了导体对电流的阻碍作用一、电阻（R只与导体本身性质有关）第二节导体的电阻二、欧姆定律１．内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻成反比．3、适用条件：金属导电和电解液导电2、公式纯电阻三、导体的伏安特性1．伏安特性曲线：I-U曲线

图线斜率的物理意义是什么？电阻的倒数OIUABOIU

如何算A点电阻？A该点的斜率？该点的U/I？线性元件；非线性元件

2．线性元件和非线性元件符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件；不符合欧姆定律的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线,这种电学元件叫做非线性元件．OIUOIUAB四、导体的电阻率：1、表达式：2、适用条件：金属导体，或电解质溶液。3、电阻率ρ：——由材料，和温度决定ρ电阻率，单位：

Ω·m几种导体材料在20OC时的电阻率/（

·m)

银——1.610-8铜——

1.710-8铝——2.9

10-8钨——5.3

10-8铁——

1.010-7锰铜合金——4.4

10-7镍铜合金——

5.010-7镍铬合金——

1.010-6电阻率与温度的关系：金属电阻率随温度升高而增大：电阻温度计半导体的电阻率随温度的升高而减小：热敏电阻

光敏电阻部分合金如锰铜、镍铜电阻率几乎不受温度的影响

标准电阻超导体

某些材料当温度降低到一定温度时，电阻率为零例、金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感”，Ｕ－Ｉ图中可能表示金属铂电阻的Ｕ－Ｉ图线的是：

B第三节实验：导体电阻率的测量见实验分册例、如图所示，P是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为L，直径为D，镀膜的厚度为d。管两端有导电金属箍M、N。现把它接入电路中，测得它两端电压为U，通过它的电流为I。则金属膜的电阻为__________，镀膜材料的电阻率ρ=__________。第四节串并联电路012012I0=I1=I2串联电路各处电流相等I0=I1+I2并联电路总电流等于各支路电流之和R=R1+R2+……一些推论：（1）n个相同的电阻R并联，总电阻为R/n（2）多个电阻并联，总电阻一定小于最小的电阻（3）并联的支路越多，总电阻越小（4）并联支路有一个电阻变大，总电阻变大。限流待测元件分压待测元件★伏安法测电阻（内外接）外接（安培表外接法）测量值Rx＝伏特表示数/安培表示数偏小适用于小电阻真实偏大伏特表分流内接（安培表内接法）测量值Rx＝伏特表示数/安培表示数偏大适用于小电阻偏大安培表分压真实RUcdUabcd例：分压电路当ab之间的电压为U，cd之间的电压为多少？若cd间接入电阻为R/2的电阻，cd间的电压为多？★等效电路（1）理想电压表视为断路（擦去）（2）理想电流表视为短路（用导线代替）（3）从正极出发，沿电流流动方向由高到低依次标注等势点。（导线直接相连的点都等势）（4）把元件画在等势面之间（5）大功告成例：P44（6）★电压表和电流表的改装一、表头（G）⑴满偏电流：

表头指针偏转到最大刻度时的电流。“Ig”⑵内阻：表头线圈的电阻。“Rg”⑶满偏电压：

表头指针偏转到最大刻度时的两端所加的电压。Ug=Ig·RgGUg=Ig·Rg二、改装成电压表V如下图所示，有一个表头G，其内阻为Rg，满偏电流为Ig，改装成量程为U的电压表GUUg方法：串联分压电阻R电压表的内阻：重新标度：URGUgUUv把原电流值扩大U/Ug倍例：内阻500Ω改装成3V的电压表，需串联______的电阻改装完成后测量某电压，指针指在100μA，表示电压为_______3v

1.5v

三、把表头G改装成电流表A如下图所示，有一个表头G，其内阻为Rg，满偏电流为Ig,要改装成量程为I的电流表G方法：并联分流电阻R电流表的内阻：例：

有一表头G，内阻Rg=25Ω，满偏电流Ig=3mA，把它改装成量程为0.6A的电流表，要并联一个多大的电阻R？改装后电流表的内阻RA为多大？G解:第五节《多用电表》1．基本构造:

电流表G、电池、调零电阻R，刻度盘和红、黑表笔

欧姆表法是直接测量电阻的一种方法，用多用电表的欧姆挡直接进行粗测RGErIgRgΩ表头标注方法：（1）红黑表笔短接，调节R0，使G满偏，此时满偏刻度记为__________RGErIgRg0Ω∞红黑表笔断开，此时刻度记为__________（2）若红黑表笔接RX，调节R0，使G半偏，此时刻度记为__________RGErIgRgΩ因此欧姆表的中值电阻即为内阻R=EIg中R+r+Rg=欧姆表刻度的特点：①“0”刻度在最右端

②欧姆表从0—∞

③刻度不均匀多用电表的使用用欧姆表时应该注意的问题：（1）用之前先欧姆档调零（2）每换一次档调一次零（3）测量时注意和外电路断开，不要用手触摸表笔和待测电阻（4）用完后放交流电压最高档或OFF档（5）适用于——粗测电阻EE开关S调到1、2、3、4、5、6个位置时电表分别测的是什么?2.在测量电流和电压时两个位置中哪个位置的量程比较