課程內(nèi)容
第二章第5課《恒定電流(一)》(選修3-1)
考綱展示
1.導(dǎo)體中的電場與電流 I
2.電源的電動勢和內(nèi)阻 Ⅱ
3.歐姆定律 Ⅱ
4.電阻定律 Ⅱ
5.電阻的串聯(lián)、并聯(lián) I
6.閉合電路歐姆定律 Ⅱ
7.電功率、焦耳定律 I
實(shí)驗(yàn)七:測定金屬的電阻率
(同時練習(xí)使用螺旋測微器)
實(shí)驗(yàn)八:描繪小電珠的伏安特性曲線
實(shí)驗(yàn)九:測定電源的電動勢和內(nèi)阻
實(shí)驗(yàn)十:練習(xí)使用多用電表
基礎(chǔ)知識梳理
一、電流
1.電流形成的條件
(1)導(dǎo)體中有自由電荷
(2)導(dǎo)體兩端存在電壓
2.電流方向
規(guī)定正電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞣较?/span>
3.公示表達(dá)
(1)定義式:I=q/t
(2)微觀表達(dá)式:I=neSv(n為單位體積內(nèi)自由電荷數(shù),e為自由電荷的電量,S為導(dǎo)體的橫截面家,v為自由電荷定向移動的速度)
二。電阻、電阻率、電阻定律
1.電阻
(2)物理意義:導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用的大小,R越大,阻礙作用作用越強(qiáng),反之越弱。
2.電阻率
與l、橫截面積S無關(guān),是導(dǎo)體材料本身的電學(xué)性質(zhì),由導(dǎo)體的材料決定且與溫度有關(guān)。
(2)物理意義:反映了材料對電流的阻礙作用,在數(shù)值上等于用這種材料制成的1m長,橫截面積為1m2的導(dǎo)線的電阻值。
(3)與溫度的關(guān)系
①有的隨溫度的升高而增大,如金屬材料;
②有的隨溫度的升高而減小,如半導(dǎo)體材料;
③有的幾乎不受溫度的影響,如錳銅合金、鎳銅合金。
3.電阻定律
(1)內(nèi)容:在溫度不變的情況下導(dǎo)體的電阻跟其長度成正比,跟其橫截面積成反比。
(2)公式:R=p(l/S)
三、部分電路的歐姆定律
1.內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。
3.適用范圍
(1)金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電(對氣體導(dǎo)電不適用).
(2)純電阻電路(不含電動機(jī)、電解槽等的電路)
4.導(dǎo)體的伏安特性曲線
I-U圖線
以電流為縱軸、電壓為橫軸畫出導(dǎo)體的電流隨電壓的變化曲線,如圖所示。
四、電功、電熱和電功率
1.電功
(1)實(shí)質(zhì):電流做功的實(shí)質(zhì)是電場力對電荷做功,電場力對電荷做正功,電荷的電勢能減小,電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。
(2)公式:W=qU=UIt,這是計算電功普遍適用的公式。
2.電熱
(1)定義:電流流過一段導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量。
(2)公式:Q=I2Rt (焦耳定律)
(3)本質(zhì):電熱是電流做功的的過程中電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能多少的量度。
3.電功率
(1)定義:單位時間內(nèi)電熱做的功叫電功率。
(2)額定功率和實(shí)際功率
額定電壓、額定功率是用電器的重要參數(shù),分別表示用電器正常工作電壓和正常電壓下用電器的功率。①用電器在額定電壓下工作,用電器的實(shí)際功率等于額定功率,即P實(shí)=P額
②用電器的工作電壓不一定等于額定電壓,用電器的實(shí)際功率不一定等于額定功率。
五、串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)
六、電流的微觀表達(dá)式
1.如圖所示,AD表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體l,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)的自由電荷數(shù)為n,每個自由電荷所帶的電荷量為q.AD導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù):N=nlS
總電荷量Q=Nq=NlSq
所有這些電荷都通過橫截面D所需要的
所以導(dǎo)體AD上的電流:I=Q/t
=nlSq/Uv=naSv
2.電功與電熱
(1)W=IUt適用于計算任何一段電路上的電功.P=IU適用于計算任何一段電路上消耗的電功率
(2)Q=I2Rt,只用于計算電熱
3.對純電阻電路來說,由于電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,所以有關(guān)電功、電功率的所有公式和形式都適用,即W=UIt=I2Rt=U2/R.t,P=UI=I2R=U2/R.
4.在非純電阻電路中,總電能中的一部分轉(zhuǎn)化為熱能,另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能,電熱仍用Q=I2Rt計算.這時,W總=IUt>Q=I2Rt,同理P總>P熱
總之:從能量的轉(zhuǎn)化和守恒可以看出,電功等于電路中電能轉(zhuǎn)化為其他各種形式能量的總和,而電熱僅是轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電能,二者不同。
七、小量程電流表G(表頭)的改裝