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

第一节 导体的伏安特性曲线 第二章 静电场的应用 2021年秋 1.电流 电流:电荷的定向移动形成的。 电荷的热运动，电荷不能定向移动形成电流 正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动 1.电流 电流:电荷的定向移动形成的。 导体两端存在电压：电荷在电场力的作用下发生定向移动 电源 B A — — + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ — — — E 1.电流 形成电流的条件： （1）自由电荷 : ①金属导体——自由电子 ② 电解液 —— 正、负离子 正离子 1.电流 形成电流的条件： （2）导体两端存在电压：电荷在电场力的作用下发生定向移动 A B 连通器 抽水机 电源：把电子从A搬运到B，保持导体两端存在电压,使电路中有持续的电流 抽水机：把水从B抽到到A，保持水池两端的水位差,使水管中有持续的水流 电源 B A — — + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ — — — 1.电流 电流：用单位时间内通过导体横截面的电量 比值定义式 : 单位：安培（国际单位），符号 A ；毫安（mA）、微安（μA） 意义 ：表示电流的强弱的物理量 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 （1）直流：电流方向不随时间而改变. （2）恒定电流：电流的方向和大小都不随时间而改变. 1.电流 【例1—三维设计P44】如图所示，电解池内有一价的电解液，t时间内通过溶液内面积为S的截面的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法中正确的是 A．当n1＝n2时电流强度为零 B．当n1 > n2时，电流方向从A→B，电流强度为 C．当n1 <n2时，电流方向从B→A，电流强度为　 D．溶液内电流方向从A→B，电流强度为 【拓展】电解液含有的是二阶正离子，一阶负离子，电流强度为 1.电流 如图所示，一段均匀导体长度为L，横截面积为 S.设导体中单位体积内所含自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，自由电荷定向移动平均速率为v.试推导出导体中电流I 的表达式. 均匀导体 定义式 微观表达式 1.电流 【例1—课本P73】如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导线a、b，单位体积内的自由电子数相等，横截面积之比为Sa∶Sb=1∶2.已知5s内有5×1018个自由电子通过导线a的横截面，则 A. 流经导线a的电流为 0.16 A B. 流经导线b的电流为 0.32 A C. 5 s 内有 10 ×1018个自由电子通过导线b的横截面 D. 自由电子在导线a 和b中移动的速率之比va∶vb = 2∶1 AD 2. 欧姆定律 电阻：导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值 比值定义式： 单位：欧姆（Ω） 千欧（kΩ） 兆欧（MΩ） 1 MΩ = 103 kΩ = 106 Ω 意义：反映导体对电流的阻碍作用 欧姆定律：导体中的电流 I 跟导体两端的电压 U 成正比，跟导体的电阻成反比 公式： 条件：适用于金属和电解液导电 不适合气体和半导体导电 3.伏安特性曲线  伏安特性曲线：用纵轴表示电流，用横轴表示电压，画出I-U图线。 线性元件（电阻恒定）:导体的伏安特性曲线为过原点的直线，即电流与电压成正比的线性关系的元件，如金属导体、电解液等 非线性元件（电阻变化）:导体的伏安特性曲线不是直线的，即电流与电压不成正比的电学元件如气体导体、二极管等 小灯炮的I-U图像 金属导体的I-U图像 3.伏安特性曲线 二极管具有单向导电性 加正向电压时，二极管电阻较小，通过的电流较大 加反向电压时，二极管电阻较大，通过的电流较小 某晶体二极管的I-U图像 3.伏安特性曲线 【例2—课本P57改编】如图所示是金属导体的I-U图像，分析 （1）直线a、b表示的金属导体的电阻分别是多少？ （2）直线a、b的斜率有什么物理意义?哪一条表示的金属导体的电阻较大? （3）直线a的斜率表示电阻的倒数，所以电阻 ？ 3.伏安特性曲线 【例3—课时跟踪检测P140改编】某小灯泡伏安特性曲线如图所示，则 （1）小灯泡两断电压为5V和12 V时，其电阻分别是多少？ （2）图线上点（5V，1.0A）切线（蓝色线）的斜率的倒数是多少？ 能表示小灯泡电压为5V时的电阻？ （3）坐标原点与图线上点（5V，1.0A）直线斜率的倒数是多少？ 能表示小灯泡电压为5V时的电阻？ （4）随着电压的增大，小灯泡的电阻如何变化？ 小灯泡的电阻随着电压的增大而增大 3.伏安特性曲线 线性元件的I-U图像 某点切线的斜率表示 非线性元件的I-U图像 某点切线的斜率无意义 某点电阻等于图线上点(Un，In)与坐标原点连线的斜率的倒数 3.伏安特性曲线 【变式—课本P73】某同学为探究小灯泡的伏安特性，连好如图3-2所示的电路后闭合开关S，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光. 由电流表和电压表得到的多组数据描绘出的U-I图像应是 3.伏安特性曲线 比值定义式： 3.伏安特性曲线 10月8日星期物理作业（电流和伏安特性曲线） 作业范围：《三维设计》P43—46 全部 P56—典例1、P57—集训提能1、2《课时跟踪检测》P139—2、7 P140—10、11、12 P147—3、5、6 上交时间：晚修结束后上交（各收一半） 4.测绘小灯泡的伏安特性曲线 1．实验目的 （1）掌握伏安法测电阻的电路的设计 （2）测绘小灯泡的伏安特性曲线 2. 实验原理 （1）小灯泡伏安特性曲线并不是一条直线 （2）在该曲线上，任意一点与原点连线的斜率表示该点(在此电压电流下)的电阻的倒数 3. 实验器材 小灯泡“3.8 V，0.3 A” 电压表“0~3 V、0~15 V” 电流表“0~0.6 A、0~3 A” 滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔 小灯泡伏安特性曲线 4.测绘小灯泡的伏安特性曲线 4. 实验步骤 （1 ) 被测小灯泡电阻较小，因此必须采用电流表外接。 （2 ) 要测出一组包括零在内的电压、电流值，故变阻器采用分压接法 （3 ) 开关闭合前变阻器滑片移到所分电压为零处 。 （4 ) 移动滑动变阻器滑片到不同位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S。 4.测绘小灯泡的伏安特性曲线 5. 对于I-U图象问题需要注意的几点问题： ( 1 ) 合理选取标度 ( 2 ) 仔细、准确地描点 ( 3 ) 连线时，偏离线太远的点应舍去 ( 4 ) 要用平滑曲线连接，图线要过原点不能用折线 ( 5 ) 对小灯泡的伏安特性曲线要做到“心中有图”，曲线的特点要符合：随着电压升高，电阻逐渐变大，但增得越来越慢，若结果与此不符，须认真核对。 小灯炮的I-U图像 4.测绘小灯泡的伏安特性曲线 【例3—课本P73】某同学为探究小灯泡的伏安特性，连好如图所示的电路后闭合开关 S，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光. 由电流表和电压表得到的多组数据描绘出的 U-I 图像应是 C 4.测绘小灯泡的伏安特性曲线 【例4—课本P74】 A D E 5.0