第十一章 电路及其应用-【知识手册】高中物理全册必背章节知识清单（人教版2019）

第十一章电路及其应用 1　电源和电流 一、电源 1．定义：能把电子在电源内部从电源正极搬运到负极的装置． 2．作用：移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差，保持电路中有持续电流． 二、恒定电流 1．恒定电场 (1)定义：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分布都不随时间变化，其基本性质与静电场相同． 2．恒定电流 (1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，电流的强弱程度用电流这个物理量表示． (2)公式：I＝，其中：I表示电流，q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量． (3)单位：安培，简称安，符号是A；常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)． 1 A＝103 mA；1 A＝106 μA。 三、电流的理解和计算 1．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． 2．电流的定义式：I＝.用该式计算出的电流是时间t内的平均值。对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等。 3．电流是标量：虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则。 【特别提醒】 电解液导电时电流的计算方法 电解液导电与金属导体导电不同．金属导体中的自由电荷只有自由电子，而电解液中的自由电荷是正、负离子，正、负离子在电解液中所受电场力方向相反，运动方向相反，但形成的电流方向相同．运用I＝计算时，q应是同一时间内通过某一横截面的正、负两种离子的电荷量的绝对值之和． 四、电流的微观表达式 1．电流微观表达式I＝nqvS的理解 (1)I＝是电流的定义式，I＝nqvS是电流的决定式，因此I与通过导体横截面的电荷量q及时间t无关，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小q、定向移动的速率v，还与导体的横截面积S有关． (2)v表示电荷定向移动的速率。自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率，电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的。 2．三种速率的比较 (1)电子定向移动速率：也是公式I＝neSv中的v，大小约为10－4 m/s. (2)电流的传导速率：就是导体中建立电场的速率，等于光速，为3×108 m/s。闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。 (3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s。由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流。 2　导体的电阻 一、电阻 1．电阻的概念 导体两端的电压与通过导体的电流大小之比． 2．定义式：R＝. 3．单位：欧姆(Ω)，常用的单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)，且1 Ω＝10－3 kΩ＝10－6 MΩ. 4．物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小． 5．导体U－I图像的斜率反映电阻大小． 二、影响导体电阻的因素 1．导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关． 2．探究思路 为探究导体电阻是否与导体横截面积、长度和材料有关，我们采用控制变量法进行实验探究． 三、导体的电阻率 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)公式：R＝ρ，式中ρ是比例系数，ρ叫作这种材料的电阻率． 2．电阻率 (1)概念：电阻率是反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关。 (2)单位是欧姆·米，符号为Ω·m. (3)电阻率往往随温度的变化而变化，金属的电阻率随温度的升高而增大． (4)应用：电阻温度计、标准电阻等． (5)超导现象：一些金属在温度特别低时电阻降为0的现象． (6)电阻率是一个反映导体材料导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关． 3．电阻率与温度的关系及应用 (1)金属的电阻率随温度的升高而增大，可用于制作电阻温度计． (2)大部分半导体的电阻率随温度的升高而减小，半导体的电阻率随温度的变化较大，可用于制作热敏电阻． (3)有些合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻． (4)一些导体在温度特别低时电阻率可以降到零，这个现象叫作超导现象． 4．导体电阻的决定式R＝ρ l是导体的长度，S是导体的横截面积，ρ是比例系数，与导体材料有关，叫作电阻率。 5．R＝与R＝ρ的区别与联系 两个公式 区别与联系 R＝ R＝ρ 区别 适用于纯电阻元件 适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体 联系 R＝ρ是对R＝的进一步说明，即导体的电阻与U和I无关，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积 四、导体的电阻