1、1电路 欧姆定律 电阻定律 电功和电功率 焦耳定律第八章2 1.电流(1)电流的定义：.规定 定向移动的方向为电流的方向.形成电流的条件是：存在着自由电荷；导体两端存在着电势差.两者缺一不可.这里要注意区分形成电流、形成持续电流、形成恒定电流的不同.“持续”意味着长时间的存在，“恒定”则表明存在且不变.电荷的定向移动形成电流正电荷3 (2)对电流，我们要能够从宏观(定义式)与微观(决定式)两个方面去理解：宏观上，(定义式)，即 .微观上，InevS(决定式，其中n为单位体积内的自由电子个数，S为导线的横截面积，v为自由电子的定向移动速率，约10-5m/s).qIt 单位时间内通过导体横截面的电
2、荷量4 2.欧姆定律 (1)欧姆定律内容：导体中的电流跟它两端的电压成 ，跟它的电 阻成 ，表达式 .(2)欧姆定律的适用范围：适用 于 导电和 导电，对于气体导电不适用.正比反比UIR金属电解液5(3)金属导体的伏安特性曲线(I-U或U-I图象)把电压和流经金属导体的电流看成两个变量，由于金属导体中的电流跟它两端的电压成 ，跟它的电阻成 ，所以图象是一条过原点的直线，在I-U图中直线斜率的倒数是导体的电阻.注意I-U曲线和U-I曲线的区别.如图8-1-1.正比反比6 还要注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线.图8-1-17 3.电阻 电阻定律 电阻：导体中
3、能通过电流，但对电流有阻碍的作用，表示对电流有阻碍作用的物理 量就是电阻.电阻的定义式：.电阻定律：(1)导体电阻的决定式：，此式说明在温度不变时，粗细均匀的导线的电阻跟它的长度成 ，跟它的横截面积成 .LRSURI正比反比8 导体的电阻是由它本身的因素决定的，与所在的电路无关.相同材料的金属导线越长，它对电流的阻碍作用越大；导线的截面积越大，它对电流的阻碍作用越小.长度相同、横截面积相同的不同的金属由于它们的结构不同，对电流的阻碍作用也不同.9(2)电阻率 电阻率反映了材料的导电性能，电阻率大的材料导电性能差，电阻率小的材料导电性能好.电阻率与温度的关系(考纲尽管没有要求,但同学应有所了解)
4、金属的电阻率随着温度的升高而增大.纯金属的电阻率小，合金的电阻率大.10 某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，如锰铜、镍铜.有些半导体材料的电阻率随着温度的升高而减小.有些物质当温度接近0K时，电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象.11 4.电功和电热(1)电功：W=.(2)电热：Q=,此关系式又称为焦耳定律.5.电功率和热功率(1)电功率：单位时间内电流做的功，即P=.此式适用于一切电路.(2)热功率：单位时间内电阻产生的热量，即P热=.I2RUII2RtUIt12 电流的定义式和微观表达式在解题中的应用 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有n个自由电子，电
5、子电荷量为e，此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为()A.nevSt B.nvt C.It/e D.It/(Se)13 根据电流的定义可知，I=q/t，故在t时间内通过某一横截面的电荷量为qIt，通过横截面的自由电子数目为Nq/eIt/e，故选项C正确，D错误；从导体导电的微观角度来说，在t时间内能通过某一横截面AA的自由电子必须处于以AA为横截面，长度为vt的圆柱体内，如右图所示，由于自由电子可以认为是均匀分布，故此圆柱体内的电子数目为NnvSt，选项A、B错误，故答案为C.14 电流的定义是单位时间内通过导体横截面的电荷量，即Iq/t，适用于任何电路
6、；金属导体中的电流又可以通过InevS来分析.该题中电流就可以表示为InevS，则通过导体横截面的自由电子数目NIt/enevSt/envSt.第二种思想方法具有普遍意义，对空气流、水流等连续的质点流同样适用.15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l的电子束内的电子个数是().2.2I lmA eSeUImC eSeU.2.2I lmBeeUIS lmDeeU162/.2IneSvlv teU mIneSvI lmlv tNnlSeeU
7、 电子被加速后定向移动形成电流，结合电场力做功公式把电压与电子速率联系起来，再用电流的微观表达式和求解电子从加速电场离开时的速度为，又，所以17 应用电阻定律解题 如图 8-1-2 甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q 为电极，设 a1m，b0.2m，c0.1m，当里面注满某电解液，且 P、Q 加上电压后，其 UI 图线如图乙所示，当 U10V 时，求电解液的电阻率.图81218由图乙可求得电解液的电阻为RUI 1051032000由图甲可知电解液长为：la1m截面积为：Sbc0.02m2结合电阻定律 RlS得 RSl 20000.021m40m.19点评本题应注意 UI 图像上的斜率
8、不是该点的电阻值，应为 RUI；电阻定律中的 l、S 应注意区分20如图812一圈粗细均匀的导线长1200m，在两端点A、B间加上恒定电压时，测得通过导线的电流0.5A.如剪去BC段，在A、C两端加同样电压时，通过导线的电流变为0.6A，则剪去的BC段多长？图812211211222112221112.0.550.665 120010006200 xABRACRUI RI RRIRIACRLLmmRBCLLLm设整个导线的电阻为，其中段的电阻为根据欧姆定律根据电阻定律，段导线长由此可知，剪去的导线段的长度为22 利用伏安特性曲线求解相关物理量 如图8-1-3所示的I-U图象所对应的两个导体，图
9、8-1-323 请回答如下问题:(1)由图线可知R1R2=；(2)若两导体两端的电流相等且不为零时，其电压之比U1U2=；(3)若两导体两端的电压相等且不为零时，其电流之比I1I2=；(4)画出这两个导体的U-I图象,两图线的斜率分别表示导体的什么物理量?其数值如何?24(1)在I-U图线中,电阻的数值等于斜率的倒数,即R=所以R1=2 R2=23,故R1:R2=2=31(2)根据欧姆定律U1=I1R1,U2=I2R2,又I1=I2,所以 U1U2=R1R2=31UI3310 105 103310 1015 102325(3)根据欧姆定律I1=,I2=,所以I1I2=,又U1=U2,故I1I2
10、=R2R1=1311UR22UR11UR22UR26(4)这两个导体的U-I图线如右图所示,图象的斜率与导体的电阻数值相等,即R1=2,R2=11UI3310 105 103310 1015 1022UI2327 利用伏安特性曲线求解电路中导体的相关物理量的基本思路:首先要分清是I-U图线还是U-I图线;其次要搞清图线斜率的物理意义.在U-I图线中,斜率k=R,在I-U图线中斜率k=;第三,必要时要用部分电路欧姆定律配合求解.1R点评28 两个额定电压为220V的白炽灯L1和L2的U-I特性曲线如图8-1-3所示.现将L1和L2串联后接在220V的电源上，电源内阻忽略不计.此时L2的实际功率约
11、为W.图8-1-3P实=700.25W=17.5W29 电动机的功率问题 有一直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A.求电动机正常工作时的输出功率多大?如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多少?30 当电动机不转时，电动机无机械能输出，故电能全部转化成内能，相当于纯电阻电路，欧姆定律成立.当电动机转动时一部分电能转化成机械能输出，但因线圈有电阻，故又在该电阻上产生内能，输入的电功率P电=P热+P出.当接U=0.2V电压时，电动机不转，电流I=0.4A，根据欧
12、姆定律，线圈电阻R=0.5UI.0 20 431 当接U=2.0V电压时，电流I=1.0A,故输入电功率 P电=UI=2.01.0W=2.0W 热功率P热=I2R=120.5W=0.5W 故输出功率P出=P电-P热=(2.0-0.5)W=1.5W 如果正常工作时，转子被卡住，则电能全部转化成内能，故其发热功率 P热=W=8W.220 52UR32 微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V的电压时，通过的电流为0.25A，此时电动机未转动.当加的电压为2.5V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的机械效率为多少?3311222220.30.250.31.2.0.252.50.80.81.20.7680.8 2.52VAUrIVAPI rWWPI UWWP 热当加电压，电流为，电机不转，此时的电机可看为纯电阻电路，则电机线圈的电阻当加电压时，电流为，电机正常运转，说明电机有机械能输出，此时的电机应为非纯电阻用电器，消耗的电能等于转化的机械能和内能之和，发热的热功率电机的总功率所以，电机效率20.768100%100%261.6%.PP热