第2章 1 电流 电压 电阻(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理必修第三册（教科版2019）

知识点 1 电路　电流　电压和欧姆定律 1　电流　电压 电阻 知识 清单破 1.电路 (1)组成及状态:电路至少由电源、用电器、导线和开关四部分组成,通路、断路、短路是电 路的三种状态。 (2)元件连接:电路元件有串联和并联两种最基本的连接方式。 2.电流 (1)形成:电流是自由电荷的定向移动形成的。 (2)电流定义式: 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 (3)单位:在国际单位制中,电流的单位是安培,简称安,符号是A。 (4)电流的测量:测量电流使用电流表,它必须串联在被测量的电路中。 3.电压 (1)单位:在国际单位制中它的单位是伏特,简称伏,符号是V。 (2)电压的测量:测量电压使用电压表,它必须与被测量电路并联。 4.欧姆定律 (1)定义:通过导体的电流I跟它两端的电压U成正比,跟它的电阻R成反比。 (2)表达式:I= 。 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 1.恒定电场:由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。 2.恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流。 知识点 2 恒定电场与恒定电流 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 1.功能区:指针式多用电表分为四个区域,分别是直流电流、直流电压、交流电压和电阻(如 图所示),每个区域内又分为若干个量程,把选择开关旋转到电流挡或电压挡的某个量程的位 置,它就是电流表或电压表。   知识点 3 认识多用电表 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 2.注意事项 (1)测量直流时需要注意把红表笔接高电势(即电源的正极)一边,黑表笔接低电势(即电源的 负极)一边,使电流从红表笔流入,经表头后从黑表笔流出。 (2)选择开关旋转到电阻区域的某个量程处,它就是个测量电阻的表,称为电阻表(或欧姆表), 这时表内部有电池作为电路的电源(如图所示)。表内部电源的正极接黑表笔,负极则通过调 零电阻、表头接到红表笔。 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 (3)测电阻时,使用前先把两支表笔短接,这时可看到指针偏转到表盘右侧接近满偏处。调整 电阻挡调零旋钮,使得指针指示电阻挡刻度线的零位置(最右边),再用两支表笔分别接触待测 电阻的两端,待表的指针稳定下来后读取数据,把该数值乘以相应的倍率,即得到待测电阻的 阻值。 (4)测电阻时,如果指针偏转的角度过大或过小,应该旋转选择开关以改变倍率(每次换挡后都 要重新进行电阻调零),把两表笔短接进行电阻调零,然后再进行测量。 (5)如果测量时指针稳定下来后处于靠近表盘中间的位置,则测量结果比较准确。 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 1.某品牌充电宝上标记的20 000 mA·h,反映的物理量是电压还是电荷量? 2.电荷的定向移动形成电流,电子定向移动的方向就是电流的方向吗? 3.电路中的电流越大,表示通过导体横截面的电荷量越多,这种说法正确吗? 4.电流既有大小,又有方向,是矢量,这种说法正确吗? 5.多用电表的直流电流挡和直流电压挡不可能共用一个表盘标度,你同意这个观点吗? 6.多用电表欧姆挡的每一挡的测量范围都是0~∞,所以使用过程中可以不换挡,直接测电阻, 这种说法正确吗? 知识辨析 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.电荷量。mA·h是电流与时间的乘积的单位,根据q=It可知,单位mA·h对应的物理量是电荷 量。 2.不是。规定电流的方向为正电荷定向移动的方向,电子带负电,其定向移动的方向与电流的 方向相反。 3.不正确。电路中的电流越大,表示单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。 4.不正确。电流虽然既有大小,又有方向,但电流的运算不遵循平行四边形定则,而是遵循代 数运算法则,所以电流为标量。 5.不同意。多用电表的欧姆挡有单独的表盘标度,交流电压挡也有单独的表盘标度,直流电 流、电压挡共用一个表盘标度。 6.不正确。使用多用电表欧姆挡测电阻时,应使指针指在表盘中间位置附近,否则需更换挡位。 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 定点 1 电流的理解和计算 金属导体 中的电流 金属导体中的自由电荷只有自由电子,运用I= 计算时,q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量 电解液中 的电流 电解液中的自由电荷是正负离子,运用I= 计算时,q应是同一时间内通过横截面的正负两种离子(运动方向相反)电荷量的绝对值之和 环形电流 环形电流的计算采用等效的观点。所谓等效电流,就是把电荷周期性地通过圆周上各 处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流。对周期性运动的电 荷,常取一个周期,利用I= = 求等效电流 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 典例1 一兴趣小组为调查某条河的水质情况,进行了取样调查,计算结果表明,被污染的河里 一分钟时间内有1.875×1019个二价铜离子【1】和5.625×1019个一价硝酸根离子【2】向下游流去, 则取样时这条河流的等效电流大小和方向【3】是 (　    ) A.0.25 A,方向顺流而下 B.0.05 A,方向顺流而下 C.0.25 A,方向逆流而上 D.0.05 A,方向逆流而上 D 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】铜离子带正电,1.875×1019个二价铜离子的电荷量为q1=+(2×1.875×1019×1.6×10-19)C=+6 C。【2】硝酸根离子带负电,5.625×1019个一价硝酸根离子的电荷量为q2=-(1×5.625×1019×1.6×10-19)C=-9 C。 【3】规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 思路点拨    解答本题要三步走。 第一步:结合元电荷的含义,计算样品中正负离子的总电荷量【4】; 第二步:代入电流定义式【5】,求电流大小; 第三步:根据电流方向的规定,判断河流中等效电流的方向。 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 解析    河流中的电流是正负离子同时向相同方向定向移动形成的,所以1分钟内通过河流某 一横截面的总电荷量q=q1+q2=-3 C(由【1】【2】【4】得到),电流大小I= =  A=0.05 A (由【5】得到);河流带负电,且向下游运动,所以电流的方向为逆流而上(由【3】得到),选项D 正确。 方法技巧    求电流的技巧 (1)要分清形成电流的电荷种类,是只有正电荷或负电荷,还是正负电荷同时定向移动。 (2)当正负电荷都参与定向移动时,正负电荷对电流的形成都有贡献。 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念   1.建立模型 　　如图所示,AD表示粗细均匀的一段长为l的导体,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 由电荷的电荷量大小为q。   定点 2 电流的微观表达式 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 2.理论推导 　    AD导体中的自由电荷总数:N=nlS。 　　总电荷量Q=Nq=nlSq。 　　所以这些电荷都通过导体横截面所需要的时间:t= 。 　　根据公式q=It可得:导体AD中的电流I= = =nqSv。 3.I=nqSv与I= 的区别 　    I=nqSv是电流的决定式,即电流的大小由n、q、S、v共同决定,其中q是单个自由电荷的 电荷量;而I= 是电流的定义式,其中q是通过导体横截面的电荷量(不是通过单位横截面积的 电荷量)。 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 自由电荷定向移动速率 自由电荷定向移动形成电流,速率一般为10-5 m/s 导体中自由电子无规则热运动平均速率 导体中的自由电子在不停地做无规则运动,由于沿各个方向无规则运动的机会相等,故不能形成电流。速率大小与温度有关,常温下约为105 m/s 电场传播速率(或电流传导速率) 等于真空中的光速,为3×108 m/s。闭合开关的瞬间,电路中各处以真空中的光速c形成恒定电场,在恒定电场的作用下,电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流 4.辨析三种速率 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 典例2 (多选)有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I【1】;设单位体积的导线中有n个 自由电子,电子的电荷量大小为e,电子的定向移动速率为v,在Δt时间内【2】,通过导线横截面的 自由电子数可表示为 (　    ) A.nvSΔt　    B.nvΔt　    C. 　    D.  AC 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】【2】Δt时间内通过某横截面的电荷量Q=IΔt。 思路点拨    (1) (2)构建如下柱状模型: 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 解析    由I= 可得,在Δt时间内通过导线横截面的电荷量Q=IΔt,所以在这段时间内通过的自 由电子数为N= = ,所以C对,D错;由于自由电子定向移动的速率是v,所以在时间Δt内,位 于横截面积为S、长为l=vΔt的这段导线内的自由电子都能通过横截面,这段导线的体积 V=Sl =SvΔt,所以Δt内通过横截面的自由电子数为N=nV=nvSΔt,A对,B错。 易错辨析    利用I=nqSv分析问题应注意的三个方面 1.各个物理量都要用国际单位制中的单位。 2.正确理解各符号的意义,特别是n表示导体中单位体积内的自由电荷数,v表示自由电荷定向 移动速度的大小。 3.若已知单位长度的自由电荷数为n,则电流的微观表达式为I=nqv。 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念   1.电表的改装 (1)电压表和电流表的改装及其特点 定点 3 多用电表的原理 小量程电流表G改装成大量程电压表V 小量程电流表G改装成大量程电流表A 电路结构     R的作用 分压 分流 扩大量程的计算 U=Ig(R+Rg) R= -Rg IgRg=(I-Ig)R R= Rg 电表的总内阻 RV=Rg+R RA=  使用 并联在被测电路中,“+”接线柱接电势较高的一端 串联在被测电路中,电流从“+”接线柱流入 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 (2)电表改装问题的两点提醒 ①无论表头G改装成电压表还是电流表,它的三个特征量Ug、Ig、Rg是不变的,即通过表头的 最大电流Ig并不改变。 ②电表改装的前提是电表内阻已知。 2.多用电表的结构图:如图甲、乙、丙所示,分别为电流表、欧姆表、电压表的示意图,把它 们组合在一起构成多用电表,如图丁所示。 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 3.多用电表的工作原理 　　如图所示是常见的多用电表的简化电路图,它由表头G、直流电流测量电路、直流电压 测量电路、电阻测量电路以及选择开关S等部分组成,其中1、2为电流测量端,3、4为电压测 量端,5为电阻测量端。测量时,红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔,并通过选择开关S接入与待测量相应的测量端,使用时电路只有一部分起作用。 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 4.电表内阻对测量电路的影响 (1)在初中物理学习中,我们常常忽略电压表和电流表的内阻,将电流表所在位置视为没有电 阻的通路,将电压表所在处看成断路。这种将电压表和电流表理想化而进行测量得到的结果 叫测量值,其与实际值存在差异。 (2)当题目要求分析电压表和电流表连入电路后对电路的影响时,要利用串、并联知识进行 电路分析,并把电压表和电流表看成一个特殊电阻来处理。如图所示,用电压表和电流表测 量某电阻的阻值时,图甲中电流表与Rx串联,测量的是流过Rx的电流,而电压表并联在电流表 和Rx两端,测量结果大于Rx两端的电压,导致Rx的测量值大于真实值;图乙中电压表并联在Rx两 端,测量的是Rx两端的电压,而电流表测量的是通过电压表和Rx的总电流,测量结果大于通过Rx 的电流,导致Rx的测量值偏小。 第二章 电路及其应用 第1讲　描述运动的基本概念 $$