考点09电源及闭合电路的欧姆定律 备战2022年高考物理一轮复习考点帮

考点09 电源及闭合电路的欧姆定律 电流及欧姆定律 一、电流及欧姆定律 1．电流的理解 (1)定义：电荷的定向移动形成电流。 (2)条件：①有可以自由移动的电荷；②导体两端存在电压。 (3)方向：电流是标量，为研究问题方便，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。在外电路中电流由电源正极到负极，在内电路中电流由电源极到极。[注1] (4)三个表达式 ①定义式：I＝，q为在时间t内通过导体横截面的电荷量。 ②微观表达式：I＝nqSv，其中n为导体中单位体积内自由电荷的个数，q为每个自由电荷的电荷量，S为导体的横截面积，v为自由电荷定向移动的速率。 ③决定式：I＝，即欧姆定律。 2．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R成反比。[注2] (2)适用范围：适用于金属和电解液等纯电阻电路。 二、电阻定律 1．电阻定律 (1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻还与构成它的材料有关。 (2)表达式：R＝ρ。[注3] 2．电阻率 (1)计算式：ρ＝R。 (2)物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性。 (3)电阻率与温度的关系 金属的电阻率随温度升高而增大，半导体的电阻率随温度升高而减小。 三、电功率、焦耳定律 1．电功 (1)定义：导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力做的功称为电功。 (2)公式：W＝qU＝IUt。 (3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程。[注4] 2．电功率 (1)定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢。 (2)公式：P＝＝IU。 3．焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。 (2)公式：Q＝I2Rt。[注5] 4．热功率 (1)定义：单位时间内的发热量。 (2)表达式：P＝＝I2R。 【注解释疑】 [注1] 电流既有大小也有方向，但它的运算遵循代数运算法则，是标量。 [注2] 当R一定时，I∝U；当U一定时，I∝，但R由导体本身决定，与I、U无关。 [注3] 电阻定律表达式是电阻的决定式，而电阻的定义式为R＝，提供了一种测量电阻的方法。 [注4] 纯电阻电路遵守欧姆定律，非纯电阻电路不遵守欧姆定律。 [注5]在任何电路中，计算电功都可以用W＝UIt，计算电热都可以用Q＝I2Rt。 [深化理解] 1．在理解公式时一定要注意定义式与决定式的区别，其中定义式或计算式有：I＝、R＝、ρ＝等，决定式有：I＝、I＝nqSv等。 2．公式W＝UIt可求解任何电路的电功，而W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路。 3．无论是线性元件还是非线性元件，只要是纯电阻元件，电阻都可由R＝计算。 【典例】 1．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕原子核运动可等效为一环形电流。设电荷量为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，关于该环形电流的说法正确的是(　　) A．电流大小为，电流方向为顺时针 B．电流大小为，电流方向为顺时针 C．电流大小为，电流方向为逆时针 D．电流大小为，电流方向为逆时针 【答案】C 【解析】 由电流的定义式I＝得电流大小为I＝＝，电流方向为正电荷定向移动的方向，由电子带负电绕原子核顺时针转动可知环形电流方向为逆时针。故C正确。 闭合电路的欧姆定律 一、电路的串联、并联 串联 并联 电流 I＝I1＝I2＝…＝In I＝I1＋I2＋…＋In 电压 U＝U1＋U2＋…＋Un U＝U1＝U2＝…＝Un 电阻 R＝R1＋R2＋…＋Rn ＝＋＋…＋ 功率 分配 ＝＝…＝ P1R1＝P2R2＝…＝PnRn 二、电源的电动势和内阻 1．电动势 (1)定义：电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 (2)表达式：E＝。 电动势是描述电源的参量，由电源本身决定。 (3)物理意义：反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小。 2．内阻：电源内部导体的电阻。 三、闭合电路欧姆定律 1．内容 闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。 2．公式 (1)I＝(只适用于纯电阻电路) (2)E＝U内＋U外(适用于任何电路) 3．路端电压U与电流I的关系 (1)关系式：U＝E－Ir。(适用于任何电路) (2)U­I图像 ①当电路断路即I＝0时，纵轴的截距为电源电动势。 ②当外电路电压为U＝0时，横轴的截距为短路电流。 ③图线的斜率的绝对值为电源的内阻。 将电压表接在电源两极间测得的电压U是指路端电压，不是内电阻两端的电压，也不是电源电动势。 【典例】 1电源的电动势为4.5 V、外电阻为4.0 Ω时，路端电压为4.0 V。若在外电路中分别并联一个6