第2章 1 欧姆定律-2021-2022学年高中物理选修3-1【名师导航】同步Word教参(教科版)

1　欧姆定律 [学习目标]　1.[物理观念]了解形成电流的条件，并会做出微观解释．　2.[科学思维]知道电流的大小、方向、单位，理解电流的定义式，并能进行相关计算．　3.[科学思维]知道电流、电压间的关系，理解用比值定义电阻的方法和欧姆定律的含义．　4.[科学探究]理解伏安特性曲线，知道线性元件和非线性元件，通过测绘小灯泡伏安特性曲线的实验，掌握利用分压电路改变电压的基本技能． 一、电流 1．形成条件 (1)导体中要有能自由运动的电荷． (2)导体内存在电场． 2．定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷所用时间t的比值，用I表示． 3．公式：I＝. 4．单位：国际单位是安培(A)，常用单位有毫安(mA)和微安(μA)，1 A＝103mA＝106μA. 5．方向：规定正电荷定向运动的方向为电流的方向． 6．直流电 (1)直流电：方向不随时间改变的电流． (2)恒定电流：方向和强弱都不随时间改变的电流． 二、欧姆定律　电阻 1．电阻 (1)定义：加在导体两端的电压与通过它的电流的比值． (2)定义式：R＝. (3)物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小． (4)单位：欧姆，符号为Ω，常用的还有kΩ、MΩ. 1 kΩ＝103Ω，1 MΩ＝106 Ω. 2．欧姆定律 (1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比． (2)公式：I＝. (3)适用范围：欧姆定律对金属导体导电和电解质溶液适用，但对气态导体和半导体元件并不适用． 三、伏安特性曲线 1．定义：建立平面直角坐标系，用纵轴表示电流I，用横轴表示电压U，画出的I­U图线即为导体的伏安特性曲线． 2．线性元件：伏安特性曲线为过原点的直线，即对应电流与电压成正比的电学元件，如金属导体、电解质溶液等． 3．非线性元件：伏安特性曲线不是直线，即对应电流与电压不成正比的电学元件，如气态导体、晶体管等． 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)当导体两端有持续的电压时，导体内将存在持续的电场． (√) (2)电荷定向移动的方向为电流的方向． (×) (3)由I＝可知，通过导体某截面的电荷量越大，导体中的电流越大． (×) (4)导体两端的电压越大，电阻就越大． (×) (5)由R＝知，R与U成正比，与I成反比． (×) 2．(多选)下列说法中正确的是(　　) A．由R＝知，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比 B．比值反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R＝ C．导体电流越大，电阻越小 D．由I＝知道，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比 BD　[R＝是电阻的定义式，给出了求电阻的一种方法，但电阻与加在它两端的电压和通过它的电流无关，由自身因素决定其大小，故A、C错误，B正确；对于给定的一段导体，通过它的电流与加在它两端的电压成正比，D正确．] 3．某电解池中，若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是(　　) A．0　 B．0.8 A　　　C．1.6 A　　　D．3.2 A D　[由I＝知I＝ A＝3.2 A，D项正确．] 　电流的理解与计算 1．电流定义式I＝的理解 (1)I＝是电流的定义式，电流与电荷量无正比关系，电流与时间也无反比关系．“电荷量越大电流越大”“时间越长电流越小”等说法都是错误的． (2)在应用I＝计算时注意 ①各个物理量的单位都用国际制单位． ②当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向运动形成电流时，公式中的q应为通过导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和． ③横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关． 2．电流是标量 电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量，是标量． 3．电流的微观表达式 (1)建立模型：如图所示，AD表示粗细均匀的一段导体，长为l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向运动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q. (2)理论推导：AD导体中的自由电荷总数：N＝nlS. 总电荷量Q＝Nq＝nlSq. 所有这些电荷都通过D处的横截面所需要的时间：t＝. 根据公式Q＝It可得： 导体AD中的电流：I＝＝＝nqSv. (3)结论：由此可见，从微观上看，电流的大小不仅取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向运动速率的大小，还与导体的横截面积有关． 【例1】　(多选)一横截面积为S的铜导线，流过的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子的定向运动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为(　　) A．nvSΔt　 B．nvΔt　　　C．　　　D． 思路点拨：Δ