第九章 恒定电流-【全攻略】备战2024年高考物理一轮重难点复习

第9章 恒定电流 1、 知道电流、电阻等概念，理解电流的微观表达式中各物理量的含义； 2、 知道电阻定律及电阻率与温度的关系； 3、知道串、并联电路中电流、电压的分配关系； 4、知道电功与电热的区别； 5、知道电功率的概念及计算； 6、知道欧姆定律并能应用定律进行部分电路的分析与计算； 7、知道判断电路故障的基本方法并会判断。 8、知道电源电动势的意义及其内、外电压的关系，闭合电路的欧姆定律，会对电路进行动态分析； 9、知道知道闭合电路中功率的分配关系； 一、电流　部分电路欧姆定律 1．电流 (1)形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压。 (2)标矢性：电流是标量，将正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。 (3)三个表达式 ①定义式：I＝；②决定式：I＝；③微观式：I＝neSv。 (4)电流的方向 与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反。在外电路中电流由电源正极流向负极，在内电路中电流由电源负极流向正极。 2．部分电路欧姆定律 (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)表达式：I＝。 (3)适用范围：金属导电和电解质溶液导电，不适用于气态导电或半导体元件。 (4)伏安特性曲线 ①定义：在直角坐标系中，用横坐标表示电压U，纵坐标表示电流I，这样画出的I­U图像叫作导体的伏安特性曲线。 ②线性元件：若元件的伏安特性曲线是一条过原点的直线，这样的电学元件叫作线性元件。如图甲所示。遵从欧姆定律。 ③非线性元件：伏安特性曲线不是直线的电学元件叫作非线性元件。如图乙所示。不遵从欧姆定律。 3．电流的微观解释 金属导体中的电流跟自由电子的定向移动速率有关，它们之间的关系可用下述方法简单推导出来。 如图，设导体的横截面积为S，自由电子数密度(单位体积内的自由电子数)为n，自由电子定向移动的平均速率为v，则时间t内通过某一横截面的自由电子数为nSvt。由于电子电荷量为e，因此，时间t内通过横截面的电荷量q＝neSvt。根据电流的公式I＝，就可以得到电流和自由电子定向移动平均速率的关系I＝neSv。 4．电流表达式的比较 公式 适用范围 字母含义 定义式 I＝ 一切电路 Q：(1)是通过导体横截面的电荷量，不是单位面积上的电荷量 (2)当异种电荷反向通过某截面时，所形成的电流是同向的，Q＝|Q1|＋|Q2| 微观式 I＝nqSv 一切电路 n：导体单位体积内的自由电荷数 q：每个自由电荷的电荷量 S：导体横截面积 v：电荷定向移动的速率 决定式 I＝ 金属、电解液 U：导体两端的电压 R：导体本身的电阻 二、电阻及电阻定律 1．电阻 (1)定义：导体对电流的阻碍作用，叫作导体的电阻。 (2)公式：R＝，其中U为导体两端的电压，I为通过导体的电流。 (3)单位：国际单位是欧姆(Ω)。 (4)决定因素：导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，其大小由导体本身决定，与加在导体两端的电压和通过导体的电流无关。 2．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。 其中l是导体的长度，S是导体的横截面积，ρ是导体的电阻率。 (3)适用条件：粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液。 3．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：电阻率随温度升高而增大； 负温度系数半导体：电阻率随温度升高而减小。 4．电阻的决定式和定义式的比较 公式 R＝ρ R＝ 区别 电阻的决定式 电阻的定义式 说明了导体的电阻由哪些因素决定，R由ρ、l、S共同决定 提供了一种测电阻的方法——伏安法，R与U、I均无关 只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液 适用于任何纯电阻导体 5．应用伏安特性曲线的几点注意 (1)由于导体的导电性能不同，所以不同的导体对应不同的伏安特性曲线。 (2)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应这一状态下的电阻。 (3)伏安特性曲线为直线时，图线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，则电阻越小，故图甲中Ra＜Rb。 (4)伏安特性曲线为曲线时，如图乙所示，导体电阻Rn＝，即电阻要用图线上点Pn的坐标(Un，In)来计算，或者用曲线上某点与坐标原点连线的斜率等于该点对应电阻的倒数关系来计算，不能用该点的切线斜率来计算。 三、电功、电功率及焦耳定律 1．电功 (1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做的功。 (2)公式：W＝qU＝UIt(适用于任何电路)。 (3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程。 2．电功率 (1)定义：电流在一段电路中所