第06讲 电源和电流、导体的电阻【暑假自学课】2023年新高二物理暑假精品课（人教版2019必修第三册）

第06讲 电源和电流、导体的电阻 1. 理解电源和电流、导体的电阻的概念、定义式、单位 2. 掌握不同情况下电流和电阻的计算 【基础知识】 一、电源 1.定义:电源是能不断把电子从正极搬运到负极的装置。 2.作用: (1)移送电荷,使电源正、负极间有一定的电势差。 (2)使电路中有持续的电流。 二、恒定电流 1.恒定电场: (1)由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。 (2)形成:当电路达到稳定时,导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。 (3)特点:任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化。 2.恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流。 三、对电流的理解 1．电流的形成： (1)形成原因：电荷的定向移动。 (2)形成条件：导体两端有电压。 (3)电路中产生持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合。 2．电流的方向 规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。 3．电流的大小 (1) 定义式：I＝ (3) 电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I＝ 时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。 4．电流是标量：电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则，电流不是矢量而是标量。 四、电流的微观表达式 1.推导过程: (1)情境。如图所示,AB表示粗细均匀的一段导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v,设导体的长度为L,横截面积为S,导体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)推导：导体AB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横截面所需要的时间t=,导体AB中电流为I===nqSv。 (3)结论:电流的微观表达式为I=nqSv。电流的大小取决于单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量q、导体的横截面积S、自由电荷定向移动速率v。 五、电阻 1.定义:导体两端的电压与通过导体电流的比值叫作电阻。 2.定义式:R=。 3.物理意义:反映导体对电流的阻碍作用。 4.单位: (1)国际单位是欧姆,符号为Ω。 (2)常用单位:千欧,符号kΩ;兆欧,符号MΩ。 (3)单位换算:1 kΩ=103Ω;1 MΩ=106Ω。 六、影响导体电阻的因素和电阻率 1.导体的电阻: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.公式:R=ρ。 3.电阻率: (1)物理意义:反映了材料导电性能的好坏,电阻率越小,表示这种材料的导电性能越好。 (2)决定因素:导体的材料和温度。 (3)金属的电阻率:随温度的升高而增大。 (4)超导现象:某些材料当温度特别低时,电阻可以降到0的现象。 七、电阻定义式R=和决定式R=ρ的区别与联系: R= 区别 是电阻的定义式，导体的电阻并不随电压、电流的变化而变化，只是可由该式算出导体的电阻 是电阻的决定式，电阻的大小是由导体的材料、横截面积、长度共同决定的 提供了一种测量R的方法：只要测出U、I就可以求出R 提供了一种测量电阻率的方法：只要测出R、l、S就可求出 适用于纯电阻元件 适用于粗细均匀的金属导体 联系 R=ρ是对R=决定因素的说明，即导体的电阻与U与I无关，仅取决于导体本身的材料、长度和横截面积 【考点剖析】 考点一：电流的计算 【例1】（2023·湖南省湘西土家族苗族自治州永顺县第一中学第一次质检）若在内共有个2价正离子和个1价负离子同时向相反方向定向移动通过某截面，那么通过这个截面的电流是（ ）（为元电荷，取） A. 0 B. C. D. 【例2】有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为，设单位体积的导线有个自由电子，电子的电荷量为，此时电子的定向移动速率为，在时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（　　） A． B． C． D． 考点二：电阻的计算 【例3】小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中错误的是（　　） A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B．对应P点，小灯泡的电阻为 C．对应P点，小灯泡的电阻为 D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积 【例4】如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长．当仅将A与B接入电路时，导体电阻为；当仅将C与D接入电路时，导体电阻为．那么为（　　） A．2：1 B．1：2 C．4：1 D．1：4 1．（2015·上海·高考真题）重粒子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发生+5价重离子束，其电