3.1 导体的伏安特性曲线 课件 -2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

第三章 恒定电流 第 1 节 导体的伏安特性曲线 1.了解电流形成的条件，知道电流的定义式和微观表达式。 2.理解欧姆定律。 3.知道电阻的定义式及其物理意义，会利用U-I图像斜率求电阻。 教学目标 雷鸣电闪时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光，这是为什么? 新课引入 — A + + + + + + + + _ B _ _ _ _ _ _ _ 有A、B两个导体，分别带正、负电荷。如果在它们之间连接一条导线， A、B之间的电势差会发生什么变化？ 最后，A、B两个导体会达到什么状态？ 导线中能否出现电流？ 这个电流有什么特点？ B A 4 水流 A B 连通器 抽水机 P B A — — + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ — — — ► 分析问题 问题：怎样才能形成持续的电流？ 形成电流的条件 （1）存在自由电荷 （2）导体两端存在电压 1、定义：大小、方向都不随时间变化的电流。 用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱。 2、公式： 4、方向：正电荷定向移动的方向。 金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。 3、单位：国际单位 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA） 注意：电流是标量 一、电流 例1. 已知电子的电荷量为e，质量为m.氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？ 解析：截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T内， 通过这个横截面的电荷量Q＝e，则有： ① 再由库仑力提供向心力，有： 得T＝ ② 由①②解得：I＝ 典例精析 一段粗细均匀的导体长为l，两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为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，每个自由电荷量为q。导体内电流 I 多大？ 电流的微观解释 AB导体中的自由电荷数 总电荷量 所有这些电荷通过横截面所需要的时间 故导体AB中的电流 讨论与交流 I＝nqSv 电流的微观表达式 2、公式：I = 4、单位： 1、内容：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。 兆欧（ MΩ ） 千欧（kΩ） 国际单位制 欧姆（Ω） 定义式不成比例关系。 3.电阻表达式：R = 电阻是一个只跟导体本身性质有关，而与通过的电流无关的物理量。 二、欧姆定律 如何直观地反映导体中的电流 I、电压 U、电阻 R之间的关系呢？ 以纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U画出的 I-U 图像叫作导体的伏安特性曲线，伏安特性曲线能直观地反映上述三个物理量之间的关系 I U 三、导体的伏安特性曲线 如图所示，用电流表测量通过金属导体a的电流I，用电压表测量a两端的电压U。图中虚线框内是个能提供可变电压的电路，通过调节滑动变阻器的滑片，可得到金属导体a的几组I和U的值.然后，换用另一个金属导体b代替a进行实验，可得金属导体b的几组I和U的值. 记录实验数据，并在同一坐标系中作出a和b的I-U图像 I/A U/V 观察与思考 在温度不太高时，同一金属导体的I-U图像是一条通过原点的直线，如图所示。这表明，同一导体的电阻与电压和电流无关，而是由导体本身的性质决定的 ► 实验结果 如图所示，直线a、b的斜率有什么物理意义，那一条表示的金属导体的电阻比较大？ 斜率 k =tanα= = 直线b的斜率小，电阻较大 ►讨论与交流 按如图所示电路图连接电路进行实验，画出半导体二极管的伏安特性曲线，可以发现什么规律?并将其与电炉丝、小灯泡的I-U特性曲线对比，说出它们的导电性能特点 ►实践与拓展 1.当加二极管上的正向电压较小时，正向电流小，几乎等于零。只有当二极管两端电压超过某一数值时，正向电流才明显增大 2.当二极管加反向电压，反向电流很小，而且反向电流不再随着反向电压而增大，即达到了饱和，这个电流称为反向饱和电流 1、电流 （1）定义式： I= （2）微观表达式 I =nqSv 2、欧姆定律： I = 3、导体的伏安特性曲线 课堂小结 1.导体中电流是0.5A，求半分钟内通过导体横截面的电子数？（保留1位有效数字） 2、有一横载面积为S的铜导线，单位体积内的自由电子数目为n，电子电量为e，定向移动速率为v，则在t时间内，通过导线某一横载面的自由电子数目为多少？ n=1×1020个 N=nSvt 跟踪练习 3、关于电流的方向，下列叙述中正确的是( ) A．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向 B．在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定 C．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向 D．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同 C 4、有一横截面为S的铜导线，流经其中的电流为I．设每单位体积的导线有n个自由电子，电子电量为e，此时电子的定向移动速度为v．在Δt 时间内通过导体横截面的自由电子数目可表示为（ ） A. nvSΔt B. nvΔt C. IΔt/e D. IΔt/Se AC 5、如图所示的I-U图像所对应的两个导体： 0 15 10 5 10 1 2 U/mV I/mA （1）电阻之比R1：R2= . （2）若两导体中的电流相等（不为零）时， 电压之比U1：U2= . （3）若两个导体两端的电压相等（不为零）时， 电流强度之比I1：I2= . （4）画出这两个导体的U-I图像，图像的斜率与 相等. 3：1 3：1 1：3 R 谢谢 大家 $$