高中物理 第3章 從電表電路到集成電路 3.2 研究電流、電壓和電阻課件 滬科版選修31

《高中物理 第3章 從電表電路到集成電路 3.2 研究電流、電壓和電阻課件 滬科版選修31》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第3章 從電表電路到集成電路 3.2 研究電流、電壓和電阻課件 滬科版選修31（35頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3章學(xué)案2研究電流、電壓和電阻目標(biāo)定位1.掌握電流的定義及定義式，能應(yīng)用電流的表達(dá)式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.2.理解電路中的電壓與電勢(shì)降落的關(guān)系，掌握電路中電勢(shì)變化的規(guī)律.3.知道電阻的形成原因，理解金屬電阻與溫度的關(guān)系內(nèi)容索引知識(shí)探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究1一、電流一、電流1.如圖1所示，鹽水中可以形成電流，鹽水中電流方向是怎樣的呢？ 答案在電場(chǎng)中，鹽水中正電荷Na向左移動(dòng)，形成向左的電流，負(fù)電荷Cl向右移動(dòng)，形成向左的電流，故鹽水中電流方向向左圖12.如圖2所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段長(zhǎng)為l的導(dǎo)體，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電

2、荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q.試證明：導(dǎo)體內(nèi)的電流可表示為InqSv. 答案圖2要點(diǎn)總結(jié)要點(diǎn)總結(jié)1.電流：流過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電荷量Q跟所用時(shí)間t的比值.(1)定義式：I_(2)單位： ，符號(hào) ；常用的電流單位還有：毫安(mA)、微安(A).1 A mA；1 A A(3)方向：規(guī)定 定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，則負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向與電流方向 . 安培A103106正電荷相反2.電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是相同的，應(yīng)用I 時(shí)，Q為正電荷的總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的.3. 從微觀上看，電流I ，即I決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)n、每個(gè)自

3、由電荷的電荷量q、自由電荷，導(dǎo)體的橫截面積S.絕對(duì)值之和nqSv定向移動(dòng)速率v4.三種速率的比較(1)電子定向移動(dòng)速率：電子在金屬導(dǎo)體中的平均運(yùn)動(dòng)速率v，也是公式InqSv的v，大小約為105 m/s.(2)電流的傳導(dǎo)速率：電流在導(dǎo)體中的傳導(dǎo)速率等于光速，為 m/s.閉合開關(guān)的瞬間，電路中各處以光速建立電場(chǎng)，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)定向移動(dòng)，整個(gè)電路也幾乎同時(shí)形成了電流.(3)電子熱運(yùn)動(dòng)速率：電子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率，大小約為105 m/s.由于熱運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等，故此運(yùn)動(dòng)不能形成電流.3108延伸思考延伸思考 答案不對(duì)，電流雖然有方向但是它遵循代數(shù)運(yùn)算法則，所以電流不是矢量而

4、是標(biāo)量.有的同學(xué)說(shuō)：“電流有方向，電流就是矢量”對(duì)嗎？典型典型例題例題例例1在某種帶有一價(jià)離子的水溶液中，正、負(fù)離子在做定向移動(dòng)，方向如圖3所示.如果測(cè)得2 s內(nèi)分別有1.01018個(gè)正離子和1.01018個(gè)負(fù)離子通過(guò)溶液內(nèi)部的橫截面M，則溶液中電流的方向如何？電流多大？答案解析由A指向B0.16 A圖3水溶液中導(dǎo)電的是自由移動(dòng)的正、負(fù)離子，它們?cè)陔妶?chǎng)的作用下向相反方向定向移動(dòng).電學(xué)中規(guī)定，電流的方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)的方向，所以溶液中電流的方向與正離子定向移動(dòng)的方向相同，即由A指向B.每個(gè)離子的電荷量是e1.61019 C.該水溶液導(dǎo)電時(shí)負(fù)離子由B向A運(yùn)動(dòng)，負(fù)離子的定向移動(dòng)可以等效看作是正離子

5、反方向的定向移動(dòng).所以，一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)橫截面M的電荷量應(yīng)該是正、負(fù)兩種離子電荷量的絕對(duì)值之和.例例2銅的摩爾質(zhì)量為m，密度為，每摩爾銅原子有n個(gè)自由電子，今有一根橫截面積為S的銅導(dǎo)線，當(dāng)通過(guò)的電流為I時(shí)，電子平均定向移動(dòng)速率為答案解析假設(shè)電子定向移動(dòng)的速率為v，那么在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)相當(dāng)于在體積vtS中的自由電子數(shù)，而體積為vtS的銅的質(zhì)量為vtS，二、電路中電勢(shì)變化的規(guī)律歐姆定律二、電路中電勢(shì)變化的規(guī)律歐姆定律如圖4所示，用多用電表測(cè)量R1、R2未接入電路時(shí)的電阻值，閉合開關(guān)，用多用電表的電壓擋測(cè)量ab、bc、ac的電勢(shì)差，用電流擋測(cè)量線路的電流，分析測(cè)量結(jié)果，能得到怎樣的

6、結(jié)論.圖4答案實(shí)驗(yàn)結(jié)論：UabIR1UbcIR2UacUabUbc要點(diǎn)總結(jié)要點(diǎn)總結(jié)1.沿著電流的方向電勢(shì)逐漸 ，所以電路中任意兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差又叫 .從電源正極到負(fù)極總的電勢(shì)降落等于電路中沿電流方向的電勢(shì)降落的 .即U總U1U2.2.歐姆定律：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成 ，跟導(dǎo)體的電阻R成 .(1)公式：I_.(2)適用條件：適用于金屬導(dǎo)體和電解質(zhì)溶液，不適用于氣態(tài)導(dǎo)體和半導(dǎo)體元件.降低電勢(shì)降落和正比反比 典型典型例題例題例例3如圖5所示的圖像所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)導(dǎo)體：(1)電阻R1R2為多少？圖5 答案31解析(2)若兩個(gè)導(dǎo)體中的電流相等(不為零)時(shí)，電壓之比U1U2為多少？ 答案31解析由

7、歐姆定律得U1I1R1，U2I2R2，由于I1I2，則U1U2R1R231.(3)若兩個(gè)導(dǎo)體中的電壓相等(不為零)時(shí)，電流之比I1I2為多少？ 答案13解析由于U1U2，則I1I2R2R113.三、導(dǎo)體的電阻三、導(dǎo)體的電阻電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)為什么存在電阻？導(dǎo)體為什么發(fā)熱？答案導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力作用下做定向移動(dòng)，但在移動(dòng)過(guò)程中不斷地與晶體點(diǎn)陣上的原子實(shí)碰撞，將它的一部分動(dòng)能傳遞給原子實(shí)，使原子實(shí)的熱振動(dòng)加劇，宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)體發(fā)熱.自由電子與晶體點(diǎn)陣上的原子實(shí)碰撞，形成對(duì)電子定向運(yùn)動(dòng)的阻礙作用，這是“電阻”產(chǎn)生的根本原因.要點(diǎn)總結(jié)要點(diǎn)總結(jié)1.電阻：反映了導(dǎo)體對(duì)電流的 作用.(1)定義式：R .(

8、2)單位： ，符號(hào)是 .常用單位：k、M .1 k ，1 M .2.電阻的產(chǎn)生原因：自由電子與晶體點(diǎn)陣上的原子實(shí)碰撞，形成對(duì)電子定向移動(dòng)的阻礙作用.它也是電阻元件發(fā)熱的原因.3.金屬導(dǎo)體的電阻會(huì)隨著溫度的升高而 ，即RR0(1t)，其中R表示金屬在t 時(shí)的電阻，R0表示金屬在0 時(shí)的電阻值，叫做電阻的溫度系數(shù).阻礙歐姆103106增大典型典型例題例題例例4電路中有一段導(dǎo)體，如果給它加上3 V的電壓，通過(guò)它的電流為2 mA，可知這段導(dǎo)體的電阻為_；如果給它加上2 V的電壓，則通過(guò)它的電流為_ mA；如果在它兩端不加電壓，則它的電阻為_. 答案1 500解析1.331 500達(dá)標(biāo)檢測(cè)21.(電流的

9、理解)關(guān)于電流的說(shuō)法中正確的是A.根據(jù)I ，可知I與Q成正比B.如果在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量相等，則導(dǎo)體中的電 流是恒定電流C.電流有方向，電流是矢量D.電流的單位“安培”是國(guó)際單位制中的基本單位1234答案解析1234依據(jù)電流的定義式可知，電流與Q、t皆無(wú)關(guān)，顯然選項(xiàng)A錯(cuò)誤.雖然電流是標(biāo)量，但是卻有方向，因此在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量雖然相等，但如果方向變化，電流也不是恒定電流，所以，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤.2.(公式I 的理解和應(yīng)用)某電解液，如果在1 s內(nèi)共有51018個(gè)二價(jià)正離子和11019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某橫截面，那么通過(guò)這個(gè)橫截面的電流大小為A.0 B.0.8 AC.1.6 A D.3.2 A答案解析123412343.(歐姆定律的理解)根據(jù)歐姆定律，下列判斷正確的是A.導(dǎo)體兩端的電壓越大，電阻就越大B.導(dǎo)體中的電流越大，電阻就越小C.比較幾只電阻的IU圖像可知，電流變化相同時(shí)，電壓變化較小的 圖像是屬于阻值較大的那個(gè)電阻的D.由I 可知，通過(guò)一段導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比1234答案解析12344.(歐姆定律的應(yīng)用)如圖6所示，A、B、C為三個(gè)通電導(dǎo)體的IU關(guān)系圖像.由圖可知，電阻最大的導(dǎo)體是_；若在導(dǎo)體B兩端加上10 V電壓時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體B的電流是_.1234圖6答案解析C2.5 A1234本課結(jié)束