2.1 电流 电压 电阻 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

第二章 电路及其应用 physics 理解欧姆定律 了解形成电流的条件、电流的定义式及微观表达式 02 01 认识多用电表并能够进行电流表和电压表的改装 03 重难点 重难点 电路、电流、电压、电阻 01 1.电路 (1)组成：至少由电源、用电器、导线和开关四部分组成。 (2)电路的三种状态：通路、断路、短路是电路的三种状态，其中短路是必须避免出现的。 公司logo 公司logo 核心知识 (3)电路的两种最基本的连接方式：串联和并联。 串联 并联 公司logo 公司logo 核心知识 (4)符号及单位：电流用符号I表示，国际制单位制中，电流的单位是安培，符号为A。常用单位还有毫安(mA)和微安(μA)，1 A=103 mA=106 μA。 2.电流 (1)物理意义：表示电流强弱程度的物理量。 (2)定义：某段时间内通过导体截面的电荷量q与通电时间t的比。 (3)表达式：I=(q是在时间t内通过导体某一横截面的电荷量)。 公司logo 公司logo 核心知识 (3)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，这是因为并联电路各支路电压相等。 3.电压 (1)电压是形成电流的必要条件。 (2)单位：在国际单位制中它的单位是伏特，简称伏，符号是V。 公司logo 公司logo 核心知识 (4)物理意义：反映了导体对电流的阻碍作用。 4.电阻 (1)定义：导体两端电压与通过导体电流之比。 (2)表达式：R=。 (3)单位：在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是Ω。 公司logo 公司logo 核心知识 (3)适用条件：适用于纯电阻电路，对金属导体和电解质溶液适用。 R I U 5.欧姆定律 (1)内容：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)公式：I = 。 公司logo 公司logo 核心知识 电流的方向是如何规定的？金属导体中电流的方向是怎样的？电流有方向，电流是矢量吗？ 答案　(1)规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。 (2)金属导体中自由移动的电荷是自由电子，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。 (3)电流虽然有方向，但它是标量，其计算遵循代数运算法则。 公司logo 公司logo 讨论交流 1.(2024·广安市第二中学高二期中)在示波管中，电子枪2 s内发射了6×1013个电子，则示波管中电流为(电子电荷量e=1.6×10-19 C) A.9.6×10-6 A B.3×10-3 A C.4.8×10-6 A D.3×10-6 A 6×1013个电子总电荷量为q=6×1013×1.6×10-19 C=9.6×10-6 C，则示波管中电流大小为I== A=4.8×10-6A，故选C。 √ 例题 2.如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动。若测得4 s内分别有1.0×1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M，那么溶液中的电流大小为 A.0.08 A B.0 C.0.16 A D.0.04 A √ 溶液中的电流大小为I== A=0.08 A，故选A。 例题 不同导体中电流的计算方法 金属导体 q是t时间内通过金属导体横截面的自由电子的总电荷量 电流方向与自由电子运动方向相反 只有自由电子 公司logo 公司logo 总结提升 不同导体中电流的计算方法 电解液 q是t时间内通过电解液横截面的正、负两种离子电荷量绝对值之和 电流方向与正离子运动方向相同 正、负离子 公司logo 公司logo 总结提升 不同导体中电流的计算方法 电离状态的气体 q是t时间内通过横截面的三种带电粒子电荷量的绝对值之和 电流方向与正离子运动方向相同 有正、负离子，也有自由电子 公司logo 公司logo 总结提升 3.(多选)小强在探究定值电阻两端电压和电流的关系，当在该电阻两端加U=20 V的电压时，通过该电阻的电流为I=5 A。下列说法正确的是 A.该电阻的阻值为4 Ω B.如果仅将电压升高到30 V，则通过的电流为6 A C.如果仅将该电阻换成阻值为10 Ω的定值电阻，则通过的电流应为2 A D.当通过该电阻电流为零时，定值电阻的阻值应为零 √ √ 例题 由欧姆定律得R== Ω=4 Ω，该电阻的阻值为4 Ω，A正确； 由于该电阻的阻值不变，则仅将电压升高到30 V，通过该电阻的电流应为I1== A=7.5 A，B错误； 如果仅将电阻换为阻值为10 Ω的定值电阻，由欧姆定律得I'== A=2 A，C正确； 定值电阻的阻值是一定的，与通过电阻的电流大小无关，D错误。 (1)公式R=是电阻的定义式，对于给定导体，电阻是一定的，与两端是否加电压、导体中是否有电流无关。 (2)对于给定的导体，电阻一定，由I=知，I与U成正比。 公司logo 公司logo 总结提升 恒定电场与恒定电流 02 我们已经知道电荷的定向移动形成电流，但导体中的自由电荷为什么会定向移动？ 因为导体内部存在一种类似于静电场那样的电场。 - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P - - 公司logo 公司logo 观察与思考 - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P M N E0 F Fn Ft M N E0 E0 E′ M N E 电源正负极上电荷产生的电场E0 导体内的电场线保持和导线平行 假设在电源正、负极之间连一根导线 导线表面堆积的电荷产生的电场E’ 导线内很快形成沿导线方向的合电场 恒定电场合电场 (3)特点：导线内的电场线与导线平行，电荷的分布是稳定的，导线内的电场是沿导线切线方向的恒定电场。 1.恒定电场 (1)定义：聚集的电荷在导体内产生的类似于静电场的电场。 (2)形成：这种电场是由于电源的作用，在电路的不同部位聚集了一定的电荷而形成的。 公司logo 公司logo 核心知识 (2)形成：在恒定电场的作用下，导体中的自由电荷沿电场线方向加速，同时在运动过程中又不断地与导体内不能自由移动的粒子发生碰撞而 减速，从宏观上看，这些自由电荷定向移动的速率保持不变。 2.恒定电流 (1)概念：电流的大小保持不变的电流。 公司logo 公司logo 核心知识 如图所示，设一段粗细均匀的导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷所带的电荷量为q。导体内部存在恒定电场，自由电荷在电场作用下定向运动形成电流，设自由电荷沿着导体定向运动的平均速率为v。在A、B两截面所夹的圆柱体内的自由电荷，在时间t内可以全部通过横截面B。 公司logo 公司logo 讨论交流 (1)请根据电流的定义求出该导体中通过的电流大小。 答案　根据电流的定义 I===nSvq (2)如果该导体的电阻为R，求它两端的电压大小。 答案　根据欧姆定律，该导体两端电压 U=IR=nSvqR。 公司logo 公司logo 讨论交流 4.(2025·四川师大附中高二期末)一根长为L，横截面积为S的铜棒，两端电压为U，铜棒的电阻为R，铜棒单位体积内自由电子的数目为n，每个自由电子电荷量为e，求： (1)通过铜棒的电流； (2)自由电子定向移动的速率。 答案　 (1) 　 (2) 例题 (1)根据欧姆定律可得，通过铜棒的电流为I= (2)根据电流微观表达式I=neSv 可得v==。 自由电子定向移动速率 自由电子定向移动速率的数量级一般为10-5 m/s 电子热运动速率 常温下自由电子热运动速率的数量级为105 m/s 电场传播速率(或电流传导速率) 等于光速，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，整个电路也就几乎同时形成了电流。 公司logo 公司logo 总结提升 认识多用电表 03 1.用途：共用一个表头，可以分别测量电压、电流和电阻等物理量。 (1)如图所示是常用的指针式多用电表(左图)和数字式多用电表(右图)。二者的不同在于指针式电表是根据指针指示的位置读取数据，而数字式电表则直接把测量的结果在显示屏上用数字显示出来。 2.两种多用电表 公司logo 公司logo 核心知识 (2)指针式多用电表分为四个区域，分别是直流电流(DC mA)、直流电压(DC V)、交流电压(AC V)和电阻(Ω)，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。 欧姆调零旋钮 欧姆挡 直流电压挡 交流电压挡 红、黑表笔插孔 选择开关 直流电流挡 公司logo 公司logo 核心知识 刻度盘 欧姆调零旋钮 红黑表笔 功能选择开关 指针定位螺丝（调零） 直流电流 量程选择区 电阻倍率选择 交流电压 量程选择 直流电压量程选择 OFF挡 欧姆表刻度盘 直流电流、电压表刻度盘 公司logo 公司logo 核心知识 (3)使用电阻挡时，红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极，电流仍然是“红进、黑出”。 3.多用电表中电流的流向：红表笔接“+”插孔，黑表笔接“-”插孔。 (1)电流挡串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出电表。 (2)电压挡并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流仍然是“红进、黑出”。 公司logo 公司logo 核心知识 (4)选择开关旋转到电阻区域的某个量程处，它就是一个测量电阻的表，简称电阻表(或欧姆表)，这时表内部有电池作为电路的电源，如图所示 公司logo 公司logo 核心知识 ④测量时指针稳定下来后处于靠近表盘中间的位置，测量结果比较准确。 ①调零：使用前先把两支表笔短接(直接接触)，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，即调节调零电阻的阻值，使得指针指示电阻挡刻度线的零位置。 ②测量时被测电阻要跟电源以及其他元件断开，且不要用手接触表笔的金属杆，读数时要乘以倍率。 ③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，重新调零，再次测量。 公司logo 公司logo 核心知识 5.(多选)下面关于多用电表的说法中正确的是 A.多用电表是电压表、电流表、电阻表共用一个表头改装而成的 B.用多用电表测电压、测电流、测电阻时，0刻度线都位于表盘的右侧 C.用多用电表测电压、测电流、测电阻时，外面电路都必须接通电源 D.用多用电表测电压、测电流及测电阻时，电流都是从红表笔流入，经 表头后从黑表笔流出 √ √ 例题 多用电表是电压表、电流表、电阻表共用一个表头改装而成的，故A正确； 用多用电表测电压、测电流时，其0刻度线位于表盘的左侧；测电阻时，0刻度线都位于表盘的右侧，故B错误； 用多用电表测电压、测电流时，外电路必须接通电源；测电阻时，外电路要断开电源，故C错误； 用多用电表测电压、测电流及测电阻时，电流都是从红表笔流入，经表头后从黑表笔流出，故D正确。 电流 电压 电阻 多用 电表 红进黑出 欧姆表的使用 恒定电场 M N E 微观表达 vt v S v 电流 电荷的定向移动 定义式： 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $