第二章 恒定电流 学案 -江苏省扬州市高邮临泽中学2022-2023学年高二上学期物理人教版选修3-1

高邮临泽中学高二物理备课组 恒定电流 1/17/2023 恒定电流 一、欧姆定律(1课时) 本节课知识要点 (一)电流 ●1．电流的定义：电荷的定向移动形成电流． 注意：电荷的定向移动和热运动是不同的，热运动是无规则的运动不形成电流． ●2．导体中产生电流的条件：导体两端存在电压． ●3．电流(也称为电流强度)： (1)定义：通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值称电流． (2)公式：I＝ (3)单位：安培(符号A)是国际单位制基本单位． 注意：国际单位制中有七个基本单位．其中力学有三个：米(m)、千克(kg)、秒(s)；热学有两个：开尔文(K)、摩尔(mol)；电学有一个：安培(A)；光学有一个(高中不要求)． (4)方向：跟正电荷定向移动方向相同，跟负电荷定向移动方向相反． (5)* 电流的微观表达式：I＝nesv．式中n为单位体积内的自由电荷数，e是电子电荷量，s为导体横截面积，v为自由电子定向移动速率． 注意：①电流虽有大小和方向，但运算法则遵守代数和法则，是标量．②公式I＝ 中q是通过导体横截面的电荷量，不是单位面积的电荷量，如果是正、负两种电荷往相反方向定向通过横截面而形成电流时，形成的电流方向相同，q应是两种电荷电荷量之和． (二)欧姆定律 ●1．部分电路的欧姆定律： (1)内容：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比． (2)公式：I＝U／R．(或U＝IR，R＝U／I)． (3)适用条件：适用于金属导电和液体导电，不适用于气体导电． ●2．导体的伏安特性： (1)同一金属导体的I—U图象是一条过原点的直线，U—I图象也是一条过原点的直线，这种图线叫伏安特性曲线．表明通过金属导体的电流跟它两端的电压成正比，这种电学元件叫线性元件，不适用于欧姆定律的电学元件叫非线性元件． (2)导体电阻： 同一导体的U／I值是一定值，反映导体对电流阻碍作用的强弱，叫电阻 R，R＝U／I只是导体的电阻的定义量度式，不是决定式．单位：伏／安称为欧姆(符号Ω)． (3)在I—U图象中，R＝1／k＝ctgθ，在U—I图象中，R＝k＝tgθ，其中k为直线斜率． 例1 在横截面积为0.5m2的电解液中．(1)若5s内沿相反方向通过此横截面的正、负离子的电荷量均为5C，则电解波中的电流为________A．(2)若5s内到达阳极的负离子和到达阴极的正离子均为5C，则电流为________A． 【分析和解答】(1)因I＝中q是通过整个截面的电荷量，并非单位面积通过的电荷量，且因为正负离子沿相反方向定向运动形成的电流方向是相同的，所以q应为正、负离子电荷量绝对值之和，故：I＝＝2(A)． (2)对阳极进行讨论：根据电解液导电原理得知到达阳极的电荷只有负离子，则： I＝＝1(A)． 也可这样理解，对阴阳两极中间的液体截面讨论：既有正离子通过也有负离子通过，但正、负离子的电荷量q′都只是5／2C．所以，I＝＝1(A)． 【小结】用I＝计算时，先要选定截面，弄清是一种电荷还是两种电荷定向移动形成电流，从而确定q的大小，是应用I＝q／t解题的关键． 例2 图14—1所示的图象所对应的两个导体：(1)电阻关系R1∶R2为________；(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U1∶U2为________；(3)若两个导体的电压相等(不为零)时，电流之比I1∶I2为________． 【分析和解答】(1)因为在I—U图象中，R＝1／k＝cotθ＝，所以，R1＝＝2(Ω)，R2＝＝(Ω)． 故：R2＝2∶2／3＝3． (2)由欧姆定律得：U1＝I2R1，U2＝I2R2． 由于I1＝I2，所以U1∶U2＝R1∶R2＝3． (3)由欧姆定律得：I1＝，I2＝， 由于U1＝U2，所以I1∶I2＝R2∶R1＝1∶3． 【小结】分析I—U图线或U—I图线时，关键是先分析图线的斜率k的意义，究竟是k＝R还是k＝1／R． 课堂针对训练 (1)下列叙述中正确的有： A．导体中电荷运动就形成电流； B．国际单位制中电流的单位是安； C．电流是一个标量，其方向是没有意义的； D．对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必定为零． (2)下列说法正确的是： A．金属导体导电，只是自由电子作定向移动； B．电解液导电，正、负离子都作定向移动； C．气体导电，一定只有正离子作定向移动； D．气体导电，正、负离子和自由电子都作定向移动． (3)1mA＝________A；1μA＝________A． (4)在示波管中，电子枪两秒内发射了6×1013个电子，则示波管中电流的大小为： A．4.8×10－6A； B．3×10－13A； C．9.6×10－6A； D．3×10－6A． (5)下列说法中正确的是： A