1、1电流 电压 电阻 第二章 电路及其应用 学习目标：1物理观念知道电路、电流、电压、恒定电场及恒定电流等基本概念。2科学思维理解电流的定义式 Iqt，并会分析相关问题；了解电流的微观表达式；掌握欧姆定律的内容及公式；了解欧姆表的内部结构和刻度特点，知道多用电表的测量功能。3科学探究会推导电流的微观表达式。4科学态度与责任实事求是的对导体中的三种速度进行比较。知识梳理 基础自测 自主预习探新知 NO.1阅读本节教材第 6063 页，梳理必要知识点。一、电流 电压 欧姆定律 1电路：电路至少由、用电器、导线和四部分组成。、短路是电路的三种状态，其中短路是必须避免出现的。电路元件有串联和两种最基本的
2、联接方式。电源开关通路断路并联2电流：电流是自由电荷的移动形成的。电流定义式：Iqt，其中 q 表示在通电时间 t 内通过导体截面的，在国际单位制中，电流的单位是，简称，符号是 A。测量电流使用电流表，它必须联在被测量的电路中，这是因为联电路中电流处处相等。定向电荷量安培安串串3电压：电压是形成电流的必要条件，在国际单位制中它的单位是，简称，符号是 V。测量电压使用电压表，它必须与被测量电路联，这是因为联电路各支路电压相等。4欧姆定律：通过导体的电流 I 跟它两端的电压 U 成，跟它的电阻 R 成。表达式：IUR。伏特伏并并正比反比二、恒定电场与恒定电流 1恒定电场：由分布的电荷所产生的稳定的
3、电场。2恒定电流：大小、都不随时间变化的电流。方向稳定三、认识多用电表 1指针式多用电表分为五个区域，分别是、和，每个区域内又分为若干个量程，把选择开关旋转到电流挡或电压挡的某个量程的位置，它就是表或表。直流电流直流电压交流电流交流电压电阻电流电压2测量直流时需要注意把表笔接高电势(即电源的正极)一边，表笔接低电势(即电源的负极)一边，使电流从表笔流入，经表头后从表笔流出。3选择开关旋转到电阻区域的某个量程处，它就是个测量的表，称为电阻表(或表)，这时表内部有电池作为电路的电源。表内部电源的正极接表笔，负极则通过调零电阻、表头接到表笔。红黑红黑电阻欧姆黑红4使用前先把两支表笔，这时可看到指针偏
4、转到表盘右侧接近满偏处。调整电阻挡旋钮，使得指针指示电阻挡刻度线的位置(最右边)，再用两支表笔分别接触待测电阻的两端，待表的指针稳定下来后读取数据，把该数值乘以相应的倍率，即得到待测电阻的阻值。如果指针偏转的角度过大或过小，应该旋转选择开关以改变，重新把两表笔短接进行电阻，然后再进行测量。如果测量时指针稳定下来后处于靠近表盘的位置，则测量结果比较准确。短接调零零倍率调零中间1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)恒定电场与静电场基本性质相同，两者没有区别。()(2)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。()(3)导体中的电流，实际是正电荷的定向移动形成的。()(4)对于确定的
5、导体，其两端的电压和流过它的电流的比值等于它的电阻值。()(5)测量直流时需要注意把红表笔接高电势(即电源的正极)一边。()2下列说法正确的是()A导体中电荷运动就形成了电流 B在国际单位制中，电流的单位是 A C电流有方向，它是一个矢量 D任何物体，只要其两端的电势差不为零，就有电流存在 B 自由电荷定向移动才形成电流，仅有电荷移动但不是定向移动则不能形成电流，故 A 错误；形成电流的条件是导体两端有电势差，且必须是导体，在国际单位制中，电流的单位是 A，故 B 正确，D 错误；电流有方向，但它是标量，故 C 错误。3(多选)已知两个导体的电阻之比 R1R221，那么()A若两导体两端电压相
6、等，则 I1I221 B若两导体两端电压相等，则 I1I212 C若导体中电流相等，则 U1U221 D若导体中电流相等，则 U1U212 BC 当电压相等时，由 IUR得 I1I2R2R112，B 正确，A 错误；当电流相等时，由 UIR 得 U1U2R1R221，C 正确，D 错误。合作探究提素养 NO.2考点1 考点2 考点3 对电流的理解和计算 1金属导体中电流的计算 金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用Iqt计算时，q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量。2电解液中电流的计算 电解液中的自由电荷是正、负离子，运用Iqt计算时，q应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量
7、的绝对值之和。3环形电流的计算 环形电流的计算采用等效的观点分析。所谓等效电流，就是把电子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，常取一个周期来计算等效电流。利用IqtqT求等效电流。【例1】如图所示，电解池内有一价的电解液，时间t内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下解释中正确的是()A正离子定向移动形成电流方向从 AB，负离子定向移动形成电流方向从 BA B溶液内正、负离子向相反方向移动，电流抵消 C溶液内电流方向从 AB，电流强度 In1et D溶液内电流方向从 AB，电流强度 In1n2et 思路点
8、拨：(1)电流的方向：与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反。(2)通过某一截面的电荷量为通过该截面正、负离子电荷量的绝对值之和。D 正电荷定向移动的方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，A、B 错误；有正、负电荷反向经过同一截面时，公式 Iqt中 q 应是正、负电荷电荷量绝对值之和，故 In1en2et，电流方向由 A 指向 B，C 错误，D 正确。求电流的技巧(1)要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向移动。(2)当正、负电荷都参与定向移动时，正、负电荷对电流的形成都有贡献。跟进训练 1安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，
9、电子绕核运动可等效为一环形电流。设带电荷量为 e 的电子以速率 v 绕原子核沿顺时针方向做半径为 r 的匀速圆周运动，其电流的等效电流强度I 和方向为()A ve2r 顺时针 Bver 顺时针 C ve2r 逆时针Dver 逆时针 C 电子绕核运动可等效为一环形电流，电子运动周期为 T2rv，根据电流的定义式得：电流强度为 IqteT ve2r，因为电子带负电，所以电流方向与电子定向移动方向相反，即沿逆时针方向，故 C 项正确。电流的微观表达式 如图所示，AD 表示粗细均匀的一段长为 l的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的平均速率为 v，设导体的横截面积为 S，导体每单位
10、体积内的自由电荷数为 n，每个自由电荷的电荷量为 q。(1)AD 导体中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？(2)这些电荷都通过横截面 D 所需的时间是多少？(3)导体 AD 中的电流是多大？提示：(1)AD 导体中的自由电荷总数 NnlS。总电荷量 QNqnlSq。(2)所有这些电荷都通过横截面 D 所需要的时间 tlv。(3)根据公式 qIt 可得导体 AD 中的电流 IQt nlSqlvnqSv。1IneSv 与 Iqt的区别 IneSv 是电流的决定式，即电流的大小由 n、e、S、v 共同决定，其中 e 是单个自由电荷的电荷量；而 Iqt是电流的定义式，其中 q 是通过导体横截面的电荷量
11、(不是通过单位横截面积的电荷量)。2三种速率的比较(1)电子定向移动平均速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也就是公式 IneSv 中的 v，数量级约为 105m/s。(2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为3108m/s。闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。(3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为 105m/s。由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流。【例 2】(多选)有一横截面积为 S 的铜导线，流经其中的电流为 I；设每单位体积的导线中有 n 个自由电子，电子
12、的电荷量为 e，此电子的定向移动速率为 v，在 t 时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为()AnvSt Bnvt CIte DItSe 思路点拨：(1)电子数等于总电荷量除以每个电子的电荷量，所以求出通过横截面的电荷量，即可求出电子数。(2)单位体积内的电子数已知，只要求出 t 时间内有多少体积的电子通过横截面，即可求出电子数。AC 因为I qt，所以qIt，自由电子数目为NqeIte，C正确，D错误；又因为电流的微观表达式为InevS，所以自由电子数目为NqeIte nevStenvSt，A正确，B错误。用电流的微观表达式求解问题的注意点(1)准确理解公式中各物理量的意义，式中的v是指
13、自由电荷定向移动的速率，不是电流的传导速率，也不是电子热运动的速率。(2)IneSv是由I qt 导出的，若n的含义不同，表达式的形式也会不同。跟进训练 2(多选)如图所示，将左边的细铜导线与右边的粗铜导线连接起来，已知粗铜导线的横截面积是细铜导线横截面积的两倍，在细铜导线上取一个截面A，在粗铜导线上取一个截面B，若在1 s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 由电流定义知Iqt net，故A正确，B错误；由电流的微观表达式InSqv知，I、n、q均相等，因为SAvB，故C错误，D正
14、确。多用电表的原理如图甲、乙、丙所示，分别为电流表、欧姆表、电压表的示意图，把它们组合在一起构成多用电表，如图丁所示。甲 乙 丙丁多用电表中电流的流向：红表笔接“”插孔，黑表笔接“”插孔。(1)电流挡串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出电表。(2)电压挡并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流仍然是“红进、黑出”。(3)使用欧姆挡时，红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极，电流仍然是“红进、黑出”。【例 3】如图所示为多用电表电路图，如果用该多用电表测量直流电压 U 和电阻 R，红表笔插入多用电表的正()插孔，则()A前者电流从红表笔流入多用电表，后者电流
15、从红表笔流出多用电表 B前者电流从红表笔流入多用电表，后者电流从红表笔流入多用电表 C前者电流从红表笔流出多用电表，后者电流从红表笔流出多用电表 D前者电流从红表笔流出多用电表，后者电流从红表笔流入多用电表 B 题图中所示是多用电表电路图，无论是测电压 U 还是测电阻 R，电流都是从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表，选项 B 正确。跟进训练 3以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是()A BC DC 选项 B 的欧姆表中没有可调电阻，B 错；选项 A、D 电流表的负极接到了电源的正极，A、D 错；红表笔应接电源的负极，黑表笔应接电源的正极，C 对。当堂达标夯基础 NO.31 2 3 4
16、 5 1下列关于电流的说法正确的是()A根据 Iqt，可知 I 与 q 成正比 B如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流 C电流有方向，电流是矢量 D电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位 1 2 3 4 5 D 依据电流的定义式可知，电流与 Q、t 皆无关，选项 A 错误；虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，选项 B、C 错误；电流的单位安培是国际单位制中的基本单位，故 D 正确。1 2 3 4 5 2如图所示的电解池，通电1 s，其间共有3 C的正离子和3 C的负离子
17、通过截面xy，则这个电路中的电流是()A0 B1.5 A C3 AD6 A D 由电流的定义知IQt 3 C3 C1 s6 A，故D项正确。1 2 3 4 5 3下列说法错误的是()A电流通过导体时，沿电流的方向电势逐渐降低 B由IUR可知，通过一段导体的电流与它两端的电压成正比 C由RUI 可知，导体的电阻与电压成正比 D对一段确定的导体来说，UI 的值不随U或I的改变而改变 1 2 3 4 5 C 电流通过导体，沿电流的方向电势逐渐降低，A正确；欧姆定律I UR 是指流过导体的电流与它两端的电压成正比，与电阻成反比，故B正确；RUI是计算电阻大小的定义式，但R与U、I无关，故C错误，D正确
18、。1 2 3 4 5 4(多选)在用欧姆表测电阻的实验中，用“10”挡测量一个电阻的阻值，发现表针偏转角度较大，正确的判断和做法是()A这个电阻阻值较小 B为了把电阻测得更准确一些，应换用“1”挡，重新测量 C为了把电阻测得更准确一些，应换用“1 k”挡，重新测量 D换挡之后不需要欧姆调零，可直接测量 1 2 3 4 5 AB 因为欧姆表的零刻度在表盘的右侧，用“10”挡测量一个电阻的阻值，发现表针偏转角度较大，说明电阻阻值较小，为了准确测量，应换用小挡位，换挡之后需要重新进行欧姆调零，故A、B正确。1 2 3 4 5 5情境：在潮湿、高温、高压的情况下，绝缘体有可能变为导体。例如，空气是绝缘体，但在一定条件下也可能转变为导体。在雷电现象中，由于两云层之间的电压极高，将空气击穿，此时空气就成了导体(如图)。因此，绝缘体和导体的划分与其周围的条件密切相关。雷电中空气被击穿1 2 3 4 5 问题：假设某次雷电持续时间为0.5 s，所形成的平均电流为6.0104 A，若这些电荷以0.5 A的电流通过电灯，则电灯可供照明的时间为多长？1 2 3 4 5 解析 该次雷电对应的电荷量 qIt6.01040.5 C3.0104 C 可供电灯照明的时间 tqI3.01040.5 s6.0104 s。答案 6.0104 s 点击右图进入 课 后 素 养 落 实 谢谢观看 THANK YOU!
