专题01 恒定电流基础-2019年高考物理二轮复全解全析之恒定电流

专题01 恒定电流基础 【重点知识梳理】 一、电流的微观解释 1．电流的微观表达式 图2 (1)建立微观模型：如图2所示，粗细均匀的一段导体长为l，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为q，当导体两端加上一定的电压时，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v.学科_网 (2)在时间t内有长度l＝vt的自由电荷全部通过了截面D. (3)这些电荷的总电荷量为Q＝nvt·S·q. (4)电流的表达式：I＝＝nqSv. (5)结论：从微观上看，电流由导体中自由电荷的密度、电荷定向移动的速率、导体的横截面积共同决定． 2．与电流有关的三种速率的比较 名称 电荷定向移动速率 电流的传导速率 电荷无规则热运动速率 概念 自由电荷沿某一方向运动的速率 电场的传播速率 自由电荷做无规则运动的速率 速率大小 金属导体中约为10－5 m/s 等于光速3×108 m/s 约为105 m/s 二、对电阻、电阻率的理解 1．电阻与电阻率的区别 (1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量．电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量． (2)导体电阻与电阻率无直接关系，即电阻大，电阻率不一定大；电阻率小，电阻不一定小． (3)金属的电阻率随温度的升高而增大． 2．电阻的定义式和决定式对比 公式 R＝ R＝ρ 适用条件 适用于任何纯电阻导体 只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液 字母含义 U：导体两端的电压I：通过导体的电流 ρ：材料电阻率 l：沿电流方向导体的长度 S：垂直电流方向导体的横截面积 公式含义 [来源:Z+xx+k.Com]反映了导体对电流的阻碍作用，不能说R∝U、R∝ R的决定式，R由ρ、l、S共同决定 3.应用电阻定律的解题技巧 R＝ρ是电阻的决定式，对于同一段导体，l与S往往是相关联的，分析求解时应全面考虑． 三、欧姆定律及伏安特性曲线的应用 1．欧姆定律 (1)公式I＝，是电流的决定式，I正比于电压，反比于电阻． (2)公式中的I、U和R三个量必须对应同一段电路或同一段导体． (3)适用范围：适用于金属、电解液等纯电阻电路．对于气体导电，含有电动机、电解槽等非纯电阻电路不适用． 2．对伏安特性曲线的理解(如图4甲、乙所示) 图4 (1)图线a、e、d、f表示线性元件，b、c表示非线性元件． (2)在图甲中，斜率表示电阻的大小，斜率越大，电阻越大，Ra>Re. 在图乙中，斜率表示电阻倒数的大小．斜率越大，电阻越小，Rd<Rf. (3)图线b随着电压变大，电阻变小，图线c随着电压变大，电阻变小．(注意：曲线上某点切线的斜率不是电阻或电阻的倒数．根据R＝，电阻为某点和原点连线的斜率或斜率倒数． 四、串并联电路分析 常用的推论 1．串联电路：串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻．若n个相同的电阻串联，总电阻R总＝nR. 2．(1)并联电路：并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻． (2)n个相同的电阻并联，总电阻等于其中一个电阻的R. .即R总＝ (3)两个电阻并联时的总电阻R＝，当其中任一个增大或减小时总电阻也随之增大或减小．由此知：多个电阻并联时，其中任一个电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小． 3．无论是串联电路，还是并联电路，或者是混联电路，只要其中一个电阻增大(或减小)，总电阻就增大(或减小)． 4．无论电路怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总等于各电阻(用电器)耗电功率之和． 五、电功与电热的计算[来源:Zxxk.Com] 1．W＝IUt普遍适用于计算任何一段电路上的电功．P＝IU普遍适用于计算任何一段电路上消耗的电功率． 2．Q＝I2Rt，只用于计算电热．学_科网 3．对纯电阻电路来说，由于电能全部转化为内能，所以有关电功、电功率的所有公式和形式都适用，即 W＝IUt＝I2Rt＝. t，P＝IU＝I2R＝ 4．在非纯电阻电路中，总电能中的一部分转化为热能，另一部分转化为其他形式的能，即：W总＝UIt＝E其他＋Q，电热仍用Q＝I2Rt计算．这时，W总＝IUt>Q＝I2Rt，同理P总>P热． 【高频考点突破】 考点一 电流定义式的应用 如图所示的电解液接入电路后，在t s内有n1个一价正离子通过溶液内截面S，有n2个二价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，则以下关于通过该截面电流的说法正确的是 A．当n1=n2时，电流大小为零 B．当n1>n2时，电流方向由A指向B，电流 C．当n1<n2时，电流方向由B指向A，电流 D．电流方向由A指向B，电流 考点二 电流微观表达式 有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为q，此时电子定向移动的速率