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第二章恒定电流2.1导体中的电场和电流一、电源一、电源导体中的自由电荷在电场力的作用下发生导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动形成电流定向移动形成电流.(瞬时电流瞬时电流)1、电流的形成、电流的形成2 2、持续电流的形成、持续电流的形成倘若在倘若在A,BA,B之间连接一个装置之间连接一个装置P,P,作用是不断地把电子从作用是不断地把电子从A A搬运到搬运到B B，使，使ABAB之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。装置P电源-+A A+_B B_P P-电源电源1.1.能把自由电子从正极搬到负极的装置能把自由电子从正极搬到负极的装置.2.2.作用作用:保持导体两端的电势差保持导体两端的电势差(电压电压),),使电路有持续的电流使电路有持续的电流.小结小结:形成电流的形成电流的条件条件（1 1）存在自由电荷）存在自由电荷 金属导体金属导体自由电子自由电子 电解液电解液正、负离子正、负离子（2 2）导体两端）导体两端存在电压存在电压 当当导导体体两两端端存存在在电电压压时时，导导体体内内建建立立了了电电场场，导导体体中中的的自自由由电电荷荷在在电电场场力力的的作作用用下下发发生生定定向向移移动动，形成电流形成电流 电电源源的的作作用用是是保保持持导导体体两两端端的的电电压压，使使导导体体中中有持续的电流有持续的电流 我们在上一章中曾经得出结论我们在上一章中曾经得出结论:在静电平衡时在静电平衡时,导体内部的场强为导体内部的场强为零零,导体上任意两点之间的电势差导体上任意两点之间的电势差为零为零(等势体等势体).).这与我们现在的说这与我们现在的说法有矛盾吗法有矛盾吗?为什么为什么?思考题思考题 导线内的电场，是由电导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也分布是稳定的，电场的分布也稳定。稳定。-恒定电场恒定电场三三、恒定电流、恒定电流电流：电流：1、定义：定义：大小、方向都不随时间变化的电流大小、方向都不随时间变化的电流大小、方向都不随时间变化的电流大小、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：公式：4、方向：正电荷定向移动的方向方向：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。金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。可得可得 3、单位：安培单位：安培 A 其他单位其他单位 mA A（1）电流为标量，电流虽有方向但是标量）电流为标量，电流虽有方向但是标量（2）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时q为正为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。例例1 某电解池，如果在某电解池，如果在1s中内共有中内共有5.01018个二价正离子个二价正离子和和5.01018个一价负电子通过某横截面，那么通过这个个一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？横截面的电流强度是多大？答案：答案：1.6A说明说明四、电流的微观表达式推导：推导：一段粗细均匀的导体长为一段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为荷定向移动的速率为v,设导体的横截面积为设导体的横截面积为s，导体每导体每单位体积内的自由电荷数为单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为每个自由电荷量为q。-AB总电量总电量电荷总数电荷总数nqSvnlSql/v vNqtQI=l/v v思考题思考题 如果认为电子的定向运动速率就如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？经验是否相符？怎样解释？电子定向移动的速率约电子定向移动的速率约10 10-5-5 m/sm/s，电子热运动的平均速率电子热运动的平均速率10 10 5 5 m/sm/s，电场的传播速率电场的传播速率3 310 10 8 8 m/sm/s.三种速度的区别三种速度的区别（1）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即 受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言）受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言）（2）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-2 -10-3m的数量级。的数量级。（对每个电子而言）（对每个电子而言）（3）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与 温度有关，通常情况为每秒几百米。温度有关，通常情况为每秒几百米。1、形成电流的条件：、形成电流的条件：（1）存在自由电荷（）存在自由电荷（2）导体两端存在电压）导体两端存在电压2、电源的作用：提供持续的电压、电源的作用：提供持续的电压3、导线中的电场、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行导线内的电场线保持和导线平行.(恒定电场恒定电场)4、恒定电流、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流大小方向都不随时间变化的电流.5、电流、电流:表示电流的强弱程度的物理量表示电流的强弱程度的物理量.（1）定义式）定义式 I=q/t （2）金属导体中电流的计算式）金属导体中电流的计算式小结小结 n n 为单位体积内自由电荷数目，为单位体积内自由电荷数目，S S 为导体横截面积，为导体横截面积，v v为电荷定向移动速率为电荷定向移动速率,q,q为每个自由电荷的电量为每个自由电荷的电量二、电动势二、电动势1、定义：电动势在数值上等于非静电力把、定义：电动势在数值上等于非静电力把1C的正的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。2、定义式：、定义式：3、单位：、单位：V 1V=1J/C4、物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电、物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。能本领的大小。二、电动势二、电动势5、电动势有电源中非静电力的特性决定，跟、电动势有电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关。电源的体积无关，也跟外电路无关。7、电源的另一重要参数、电源的另一重要参数内阻。内阻。6、电动势是标量、电动势是标量A.在电源内部把正电荷从负极移到极，非静电力做功，在电源内部把正电荷从负极移到极，非静电力做功，电能增加电能增加B.对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大电动势就越大C.电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多移送单位电荷量做功越多D.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多极移送到正极的电荷量越多1、关于电动势，下列说法正确的是（、关于电动势，下列说法正确的是（）ACAC课堂训练课堂训练A、电路中每通过、电路中每通过1C的电量，电源把的电量，电源把2J的化学能的化学能转变为电能转变为电能B、蓄电池两极间的电压为蓄电池两极间的电压为2VC、蓄电池在蓄电池在1s内将内将2J的化学能转变成电能的化学能转变成电能D、蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电、蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为池（电动势为1.5V）强）强2、铅蓄电池的电动势为、铅蓄电池的电动势为2V，这表示（，这表示（）AD课堂训练课堂训练2.3欧姆定律在导体的两端加上电压，导体在导体的两端加上电压，导体中才有电流中才有电流.导体中的电流跟导体两端的电导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢？压有什么关系呢？分压电路：分压电路：(控制电路控制电路)可以提供从零开始连续变化的电压可以提供从零开始连续变化的电压实验电路实验电路ESRAAV测量电路测量电路:测导体测导体A A的的电流、电压电流、电压 导体两端的电压与通过导体的电流导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值。大小的比值。3 3、公式：、公式：4 4、单位：、单位：2 2、物理意义：、物理意义：1、定义：定义：兆欧（兆欧（M M）千欧（千欧（k k）国际单位制中国际单位制中 欧姆（欧姆（）反映了导体对电流的阻碍作用反映了导体对电流的阻碍作用一、电一、电 阻阻（R R只与导体本身性质有关）只与导体本身性质有关）二、欧姆定律二、欧姆定律内容：导体中的电流内容：导体中的电流I I跟导体两端的跟导体两端的电压电压U U成正比，跟导体的电阻成反比成正比，跟导体的电阻成反比 3 3、适用条件：、适用条件：金属导电和电解液导电金属导电和电解液导电2 2、公式、公式三、导体的伏安特性三、导体的伏安特性1 1伏伏安安特特性性曲曲线线：导导体体中中的的电电流流I I随随导导体体两两端端的的电电压压U U变变化化的的图图线线，叫叫做做导导体的伏安特性曲线体的伏安特性曲线 图线斜率的物理图线斜率的物理意义是什么？意义是什么？电阻的倒数电阻的倒数OIUAB 2 2线性元件和非线性元件线性元件和非线性元件符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，具有这种伏安特一条通过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做性的电学元件叫做线性元件线性元件；不符合欧姆定律的导体和器件，电流不符合欧姆定律的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线,这种电学元件叫做这种电学元件叫做非线性元件非线性元件OIUD.D.从从 可知，导体两端的电压为零时，可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零导体的电阻也为零1 1、对于欧姆定律，理解正确的是（、对于欧姆定律，理解正确的是（）A.A.从从 可知，导体中的电流跟加在它可知，导体中的电流跟加在它 两端的电压成正比，跟它的电阻成反比两端的电压成正比，跟它的电阻成反比B.B.从从 可知，导体的电阻跟导体两端可知，导体的电阻跟导体两端 的电压成正比，跟导体中的电流成反比的电压成正比，跟导体中的电流成反比C.C.从从 可知，导体两端的电压随电阻可知，导体两端的电压随电阻 的增大而增大的增大而增大A A练习练习:OIUabcd2.某同学对四个电阻各进行了一次测量,把每个电阻两端的电压和通过它的电流在U-I坐标系中描点,得到了图中a、b、c、d四个点.请比较这四个电阻值的大小.RaRbRcRd3 3、图为两个导体的伏安特性曲线，求、图为两个导体的伏安特性曲线，求（1 1）R R1 1：R R2 2（2 2）两电阻串联在电路中，导体两端的电压比）两电阻串联在电路中，导体两端的电压比 U U1 1：U U2 2（3 3）若并联在电路中，电流之比）若并联在电路中，电流之比I I1 1：I I2 2R1R2（1 1）:（2 2）:（3 3）:2.4串联电路和并联电路01230123串联电路：串联电路：并联电路：并联电路：(1)I0=I1=I2=I3总结：串联电路各处的电流相等总结：串联电路各处的电流相等.(1).I0=I1+I2+I3总结：并联电路的总电流等于各支路电流之和总结：并联电路的总电流等于各支路电流之和.0123串联电路：串联电路：因此：因此：另一方面另一方面：所以所以：总结：串联电路两端的总电压等于各部分电压之和总结：串联电路两端的总电压等于各部分电压之和.0123并联电路并联电路各支路两端电压相同。各支路两端电压相同。UR1R2U1U2URR=R1+R2+电电 阻阻 的的 串串 联联R1R2I1I2URU电电 阻阻 的的 并并 联：联：试证明：试证明：（1）n个相同的电阻并联，总电阻为一个电阻的个相同的电阻并联，总电阻为一个电阻的 n分之一；分之一；（2）若干个电阻并联，总电阻一定小于其中最小的）若干个电阻并联，总电阻一定小于其中最小的电阻；电阻；（3）并联的支路越多，总电阻越小；）并联的支路越多，总电阻越小；（4）并联支路有一个电阻变大，总电阻变大。）并联支路有一个电阻变大，总电阻变大。三个阻值都是三个阻值都是1212 的电阻，它们任意连接，组成的电阻，它们任意连接，组成电路，总电阻值可能为电路，总电阻值可能为()()A.4 A.4 B.24 B.24 C.8 C.8 D.18 D.18 课堂练习：课堂练习：ACDACDU1UR2R1求：电阻求：电阻R1两端的电压两端的电压U1？RUcdUabcd当当ab之间的电压为之间的电压为U为，为，c、d之间的电压为多少？之间的电压为多少？电压表和电流表的改装电压表和电流表的改装一、表头一、表头（G G）几个重要参量几个重要参量 满偏电流：满偏电流：表头指针偏转到最大刻度时表头指针偏转到最大刻度时的电流。的电流。“I Ig g”内阻：内阻：表头线圈的电阻。表头线圈的电阻。“R Rg g”满偏电压：满偏电压：表头指针偏转到最大刻度时的两端所加的电压。表头指针偏转到最大刻度时的两端所加的电压。U Ug g=I Ig gRRg gG GU Ug g=I Ig gRRg g二、把表头二、把表头G G改装成电压表改装成电压表V V 如下图所示，有一个表头如下图所示，有一个表头G G，其内阻为其内阻为RgRg，满满偏电流为偏电流为IgIg。G GU UU Ug gU UR RU-U-U Ug g1.1.方法：方法：串联分压电阻串联分压电阻R R 2.2.原理原理:利用串联电阻的分压作用利用串联电阻的分压作用 3.3.分压电阻分压电阻R:R:3.3.分压电阻分压电阻:4.4.电压表的内阻：电压表的内阻：5.5.标度：标度：U UR RG GU Ug gU-U-U Ug gU UU Uv v把原电流值扩大（把原电流值扩大（Rg+RRg+R）倍倍 U=U=I Ig g（R Rg g+R+R）有一表头有一表头G G，内阻内阻RgRg=10=10，满偏电流满偏电流IgIg=3=3 mAmA，把它改装成量程把它改装成量程U=3 VU=3 V的电压表，要串联的电压表，要串联一个多大的电阻一个多大的电阻R R？强化练习：强化练习：G GU Ug gU UR RU-U-U Ug gU U解：解：三、把表头三、把表头G G改装成电流表改装成电流表A A 如下图所示，有如下图所示，有一个表头一个表头G G，其内其内阻为阻为RgRg，满偏电满偏电流为流为IgIg。G G1.1.方法：方法：并联分流电阻并联分流电阻R R 2.2.原理原理:利用并联电阻的分流作用利用并联电阻的分流作用 3.3.分流电阻分流电阻R:R:如下图所示，有如下图所示，有一个表头一个表头G G，其内其内阻为阻为RgRg，满偏电满偏电流为流为IgIg。G G4.4.电流表的内阻：电流表的内阻：5.5.标度：标度：U UA A把原电流值扩大把原电流值扩大 倍倍 强化练习：强化练习：有一表头有一表头G G，内阻内阻RgRg=25=25，满偏电流满偏电流IgIg=3=3 mAmA，把它改装成量程为把它改装成量程为0.6 A0.6 A的电流表，要并的电流表，要并联一个多大的电阻联一个多大的电阻R R？改装后电流表的内阻改装后电流表的内阻R RA A为多为多大？大？G G解解:2.5焦耳定律2.5焦耳定律什么是电流的热效应？什么是电流的热效应？导体中有电流通过的时候，导体要发热，这种现象叫做电流的热效应。自由电子在电场力的作用下会定向移动而做功，电场力做的功常常自由电子在电场力的作用下会定向移动而做功，电场力做的功常常说成是电流所做的功，简称说成是电流所做的功，简称“电功电功”；而不同导体在相同电压作用；而不同导体在相同电压作用下电场力做功的快慢程度又是不同的，为了比较电场力做功的快慢，下电场力做功的快慢程度又是不同的，为了比较电场力做功的快慢，我们引入了我们引入了“电功率电功率”的概念；同时电流通过导体是会发热的，我的概念；同时电流通过导体是会发热的，我们把它叫们把它叫“电热电热”。那么以上这些物理量之间有何关系呢？下面我。那么以上这些物理量之间有何关系呢？下面我们在复习初中学过内容的基础上进一步来明确这些问题。们在复习初中学过内容的基础上进一步来明确这些问题。v1 1、电功：电场力（或电流）所做的功。、电功：电场力（或电流）所做的功。（1 1）定义式：）定义式：W=W=qUqU=UItUIt（2 2）单位：焦耳（）单位：焦耳（J J）、千瓦时（）、千瓦时（kwhkwh）。）。1kwh=3.61kwh=3.610106 6J Jv2 2、电功率：电场力（或称电流）做功的快慢。、电功率：电场力（或称电流）做功的快慢。（1 1）定义式：）定义式：P=W/t=UIP=W/t=UI（2 2）单位：瓦特（）单位：瓦特（WW）。）。3 3、电热：电流通过导体产生的热量。、电热：电流通过导体产生的热量。（1 1 1 1）大小）大小）大小）大小Q=IQ=IQ=IQ=I2 2 2 2RtRtRtRt（2 2 2 2）单位：焦耳（）单位：焦耳（）单位：焦耳（）单位：焦耳（J J J J）（5 5 5 5）输入功率：）输入功率：）输入功率：）输入功率：用电器输入端的电压与输入电流之积。用电器输入端的电压与输入电流之积。用电器输入端的电压与输入电流之积。用电器输入端的电压与输入电流之积。P=UIP=UIP=UIP=UI 输出功率：输出功率：输出功率：输出功率：用电器输出端的电压与输出电流之积用电器输出端的电压与输出电流之积用电器输出端的电压与输出电流之积用电器输出端的电压与输出电流之积.（3 3 3 3）焦焦焦焦耳耳耳耳定定定定律律律律：电电电电流流流流通通通通过过过过导导导导体体体体时时时时产产产产生生生生的的的的热热热热量量量量Q QQ Q等等等等于于于于电电电电流流流流I I I I的的的的二次方、导体的电阻二次方、导体的电阻二次方、导体的电阻二次方、导体的电阻 R R R R 和通电时间和通电时间和通电时间和通电时间 t t t t 三者的乘积三者的乘积三者的乘积三者的乘积 焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路 纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件电阻器件电阻器件电阻器件 非纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽电路中含有电动机在转动或有电解槽电路中含有电动机在转动或有电解槽电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路在发生化学反应的电路在发生化学反应的电路在发生化学反应的电路 根据能量守恒定律及根据能量守恒定律及根据能量守恒定律及根据能量守恒定律及“功是能量转化的量度功是能量转化的量度功是能量转化的量度功是能量转化的量度”可知：电流的可知：电流的可知：电流的可知：电流的热效应产生了电热，则电流必做功，那么电功与电热间有何关热效应产生了电热，则电流必做功，那么电功与电热间有何关热效应产生了电热，则电流必做功，那么电功与电热间有何关热效应产生了电热，则电流必做功，那么电功与电热间有何关系呢？系呢？系呢？系呢？v4 4、电功与电热：、电功与电热：（1 1）在纯电阻电路中，电功等于电热：）在纯电阻电路中，电功等于电热：W=QW=Q。v即电能全部转化为内能：即电能全部转化为内能：UItUIt=I=I2 2RtU=IRRtU=IR，也即欧姆定律成，也即欧姆定律成立。此时有：立。此时有：UItUIt=I=I2 2Rt=Rt=（U U2 2/R/R）t t（2 2）在非纯电阻电路中，电功大于电热：）在非纯电阻电路中，电功大于电热：WWQ Q。v即电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为机械能、化即电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为机械能、化学能等其它形式的能量：学能等其它形式的能量：UItUIt=I=I2 2Rt+ERt+E其它其它I I2 2RtURtUIRIR，也，也即欧姆定律不成立。即欧姆定律不成立。SVUIR注意：注意：vv1 1 1 1、公式、公式、公式、公式W=W=W=W=UItUItUItUIt和和和和P=UIP=UIP=UIP=UI是电功和电功率的一般表是电功和电功率的一般表是电功和电功率的一般表是电功和电功率的一般表达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的全部电功和电功率。而全部电功和电功率。而全部电功和电功率。而全部电功和电功率。而W=IW=IW=IW=I2 2 2 2Rt=URt=URt=URt=U2 2 2 2t/Rt/Rt/Rt/R和和和和P=IP=IP=IP=I2 2 2 2R R R R =U =U =U =U2 2 2 2/R/R/R/R则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的，则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的，则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的，则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的，它们实际上只适用于纯电阻电路。它们实际上只适用于纯电阻电路。它们实际上只适用于纯电阻电路。它们实际上只适用于纯电阻电路。2 2、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能。多少电能转化为其它形式的能。多少电能转化为其它形式的能。多少电能转化为其它形式的能。小结：小结：电功 电功率 热功率 焦耳热 例题：例题：对计算任何用电器的电功率都适用的公对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（式是（）解析：解析：电功率计算的普通公式为电功率计算的普通公式为电功率计算的普通公式为电功率计算的普通公式为用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等）用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等）用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等）用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等）只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由 改写电功率的表达式改写电功率的表达式改写电功率的表达式改写电功率的表达式 所以，正确选项为所以，正确选项为所以，正确选项为所以，正确选项为C C C C、D DD D vv1 1、有一直流电动机，把它接入、有一直流电动机，把它接入0.2V0.2V电压的电压的电路中，电机不转，测得流过电动机的电电路中，电机不转，测得流过电动机的电流为流为0.4A0.4A，若电动机接入，若电动机接入2V2V电压电路中，电压电路中，电动机正常工作，电流是电动机正常工作，电流是1A1A，求电动机正，求电动机正常工作时输出功率多大？如果电动机正常常工作时输出功率多大？如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？功率是多大？练习巩固练习巩固电动机不转动时其电功全部转化为内能，可视为纯电动机不转动时其电功全部转化为内能，可视为纯电动机不转动时其电功全部转化为内能，可视为纯电动机不转动时其电功全部转化为内能，可视为纯电阻电路。电阻电路。电阻电路。电阻电路。2.6电阻定律 与长度有关与长度有关与横截面积有与横截面积有关关与材料有关与材料有关结论：导体的电阻和导体的长度、横结论：导体的电阻和导体的长度、横截面积、材料有关。截面积、材料有关。一、实验探究：一、实验探究：1、明确目的：、明确目的：探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系。间的关系。2、实验方法：、实验方法：控制变量法。控制变量法。3、实验控制：、实验控制：（1）电阻、长度、横截面积的测量、测定方法：）电阻、长度、横截面积的测量、测定方法：横截面积：绕制线圈先算直径。横截面积：绕制线圈先算直径。长度：直接测量。长度：直接测量。电阻：伏安法。电阻：伏安法。（2）器材选择：（电源，电键，电表，）器材选择：（电源，电键，电表，导线，待测电阻）导线，待测电阻）材料、长度一定：材料、长度一定：AB材料、横截面积材料、横截面积一定：一定：CA长度、横截面长度、横截面积一定：积一定：AD（3）实验电路：）实验电路：结论：导体的电阻跟长度成正比，跟横结论：导体的电阻跟长度成正比，跟横截面积成反比，还跟材料有关。截面积成反比，还跟材料有关。二、逻辑推理探究：二、逻辑推理探究：1、分析导体电阻与它的长度的关系。、分析导体电阻与它的长度的关系。2、分析导体电阻与它的横截面积的关系。、分析导体电阻与它的横截面积的关系。3、实验探究导体电阻与材料的关系。、实验探究导体电阻与材料的关系。三、电阻定律：三、电阻定律：1、表达式：、表达式：2、适用条件：温度一定，粗细均匀的金属导、适用条件：温度一定，粗细均匀的金属导体，或浓度均匀的电解质溶液。体，或浓度均匀的电解质溶液。3、电阻率：、电阻率：（1）、物理意义：反映导体导电性能的物理）、物理意义：反映导体导电性能的物理量。量。（2）计算表达式：）计算表达式：（3）电阻率与温度的关系）电阻率与温度的关系：金属电阻率随温度升高而增大。应用：电阻金属电阻率随温度升高而增大。应用：电阻温度计。温度计。半导体的电阻率随温度的升高而减小。应用：半导体的电阻率随温度的升高而减小。应用：热敏电阻，光敏电阻。热敏电阻，光敏电阻。部分合金如锰铜、镍铜电阻率几乎不受温度部分合金如锰铜、镍铜电阻率几乎不受温度的影响。应用：标准电阻。的影响。应用：标准电阻。超导体：某些材料当温度降低到一定温度时，超导体：某些材料当温度降低到一定温度时，电阻率为零。电阻率为零。1、金属铂的电阻值对温度的高低非常、金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感敏感”，图中可能表示金属铂电，图中可能表示金属铂电阻的图线的是：阻的图线的是：2、相距、相距40km的的A、B两地架两条输电线，电两地架两条输电线，电阻共为阻共为800，如果在，如果在A、B间的某处发生短间的某处发生短路，这时接在路，这时接在A处的电压表示数为处的电压表示数为10V，电流，电流表的示数为表的示数为40mA，求发生短路处距，求发生短路处距A处有多处有多远？如图远？如图2所示。所示。3、如图所示，、如图所示，P是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为陶瓷管，其长度为L，直径为，直径为D，镀膜的夺取度为，镀膜的夺取度为d。管两端有导电金属箍管两端有导电金属箍M、N。现把它接入电路中，测。现把它接入电路中，测得它两端电压为得它两端电压为U，通过它的电流为，通过它的电流为I。则金属膜的电。则金属膜的电阻为阻为_，镀膜材料的电阻率，镀膜材料的电阻率=_。2.7闭合电路欧姆定律教学目标教学目标v（一）知识与技能（一）知识与技能v1、能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。v2、理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。v3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。v4、熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。v5、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。v（二）过程与方法（二）过程与方法v1、通过演示路端电压与负载的关系实验，培养学生利用“实验研究，得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法。v2、通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。v（三）情感、态度与价值观（三）情感、态度与价值观v通过本节课教学，加强对学生科学素质的培养，通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力。v重点重点v1、推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。v2、路端电压与负载的关系v难点难点v路端电压与负载的关系v教具：教具：v滑动变阻器、电压表、电流表、电键、导线若干、投影仪、多媒体电脑1 1、欧姆定律表达式、欧姆定律表达式I I=U/R纯电阻电路2、此公式的适用条件、此公式的适用条件3、电源的作用、电源的作用保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流思考闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律各各种种电电池池实验研究实验研究V外电路外电路内电路内电路内电路内电路几个概念几个概念R:外阻外阻r:内阻内阻外外电阻电阻内电阻内电阻EU外外U内内IE=U外外+U内内例例1、在如图所示的电路中，电源的电动势为、在如图所示的电路中，电源的电动势为1.5V,内阻内阻0.12，外电路的电阻为，外电路的电阻为1.38，求电，求电路中的电流和路端电压路中的电流和路端电压。由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律路端电压为路端电压为U=IR=1.38VU=IR=1.38V解解:RE,r1、电源的电动势为、电源的电动势为2V，外电阻为，外电阻为9时，时，路端电压为路端电压为1.8V，求电源的内电阻？，求电源的内电阻？解解:电路中电流为电路中电流为内阻为内阻为RE,r 2、把两节、把两节“电动势是电动势是1.5V,内阻是内阻是1”的干电的干电池串联池串联,给标有给标有“2.4V,0.3A”的灯泡供电时的灯泡供电时,通过灯泡的电流是通过灯泡的电流是A,灯泡两端的电压灯泡两端的电压 是是V,灯泡消耗的功率是灯泡消耗的功率是W 解解:灯泡的灯泡的电阻电阻 R=U/I=2.4/0.3=8R=U/I=2.4/0.3=8通过灯泡的电流通过灯泡的电流灯泡两端电压灯泡两端电压灯泡消耗的电功率灯泡消耗的电功率0.30.722.4移动滑动变阻器的滑移动滑动变阻器的滑动片，观察电流表和动片，观察电流表和电压表的示数如何电压表的示数如何 变变化？化？实验研究实验研究 例例2.2.许多人造卫星都用太阳能电池供电。许多人造卫星都用太阳能电池供电。太阳能电池由许多片电池板组成。某电太阳能电池由许多片电池板组成。某电池板的开路电压是池板的开路电压是600V600V，短路电流是，短路电流是30A30A。求这块电池板的内阻。求这块电池板的内阻。短路电流短路电流I=E/r,I=E/r,由此可求内阻由此可求内阻r:r:解解:开路电压的大小等于电源电动势开路电压的大小等于电源电动势,即即 3.3.一太阳能电池板一太阳能电池板,测得它的开路电压为测得它的开路电压为800mV,800mV,短路电流为短路电流为40mA,40mA,若将该电池板与一阻若将该电池板与一阻值为值为2020的电阻器连成一闭合电路的电阻器连成一闭合电路,则它的路则它的路端电压是端电压是 ()()A A、0.10V B0.10V B、0.20V 0.20V C C、0.30V D0.30V D、0.40V0.40V解:E=800mV=0.8V,由得r=20,所以:D4用图用图5 5所示电路，测定电池组的电动势和内电阻，所示电路，测定电池组的电动势和内电阻，定值电阻定值电阻R=7.0R=7.0。在电键。在电键S S未接通时，电压表的未接通时，电压表的读数是读数是6.0V6.0V；电键；电键S S接通后，电压表的读数变为接通后，电压表的读数变为5.6V5.6V。那么电池组的电动势和内电阻分别等于（。那么电池组的电动势和内电阻分别等于（）A A6.0V 0.5 B6.0V 0.5 B6.0V 1.256.0V 1.25 C C5.6V 1.25 D5.6V 1.25 D5.6V 0.55.6V 0.5A解解:开路电压就是电源电动势开路电压就是电源电动势,E=6.0V内阻和外阻是串联关系流过的电流相同内阻和外阻是串联关系流过的电流相同则有则有r=0.55 5、如图所示是某电源的伏安特性曲线、如图所示是某电源的伏安特性曲线,则下列则下列结论正确的是结论正确的是()()A.A.电源的电动势为电源的电动势为6.0V6.0VB.B.电源的内阻为电源的内阻为1212C.C.电流为电流为0.2A0.2A时的外电阻是时的外电阻是28.428.4D.D.电源的短路电流为电源的短路电流为0.5A0.5A6.000.2 0.4U/VI/AABD 6 6如图如图6 6所示，直线所示，直线A A为电源的路端电压为电源的路端电压U U与电流与电流I I的关系图线，直线的关系图线，直线B B是电阻是电阻R R的两端电压的两端电压U U与电流与电流I I的关系图线，用该电源与电阻的关系图线，用该电源与电阻R R组成闭合电路，组成闭合电路，电源的输出功率和电阻电源的输出功率和电阻R R分别是（分别是（）A A4W4W；1 B1 B4W4W；2 C2 C2W2W；1 1 D D2W2W；22解：由解：由B B的图线可以求出的图线可以求出B B的电阻为的电阻为R=1R=1由由A A与纵轴交点，可以看出电源电动势与纵轴交点，可以看出电源电动势为为E=3 VE=3 V与横轴交点，表示短路电流与横轴交点，表示短路电流I=E/r=6,I=E/r=6,即即r=0.5r=0.5电源的输出功率为电源的输出功率为P=UI=2P=UI=22=4W2=4WA 例例3 3、如图所示的电路中、如图所示的电路中,电源的电动势电源的电动势E E和内电阻和内电阻r r恒定不变恒定不变,电灯电灯L L恰能正常发光恰能正常发光.如果变阻器的滑片向如果变阻器的滑片向b b端滑动端滑动,则则()()A.A.电灯电灯L L更亮更亮,安培表的示数减小安培表的示数减小 B.B.电灯电灯L L更亮更亮,安培表的示数增大安培表的示数增大 C.C.电灯电灯L L变暗变暗,安培表的示数减小安培表的示数减小 D.D.电灯电灯L L变暗变暗,安培表的示数增大安培表的示数增大AAabR1R28 8、如图所示的电路中、如图所示的电路中,电池的电动势为电池的电动势为E,E,内阻为内阻为r,Rr,R1 1和和R R2 2是两个定值电阻是两个定值电阻,当可变电阻当可变电阻R R的滑片向的滑片向a a点移动时点移动时,通通过过R R1 1的电流和的电流和I I1 1和通过和通过R R2 2的电流的电流I I2 2将发出的变化是将发出的变化是()()A.I I1 1变大变大,I I2变小变小 B.I I1变大变大,I I2变大变大C.I I1 1变小变小,I I2变大变大 D.I I1变小变小,I I2 2变小变小CR1I I1 1I I2 2R2Rab9.如图所示，当滑线变阻器的滑动触点向如图所示，当滑线变阻器的滑动触点向b移动时：移动时：()A A、伏特表、伏特表V V的读数增大，安培表的读数增大，安培表A A的读数减少的读数减少B B、伏特表、伏特表V V的的读读数增大，安培表数增大，安培表A A的的读读数增大数增大C C、伏特表、伏特表V V的的读读数减少，安培表数减少，安培表A A的的读读数减少数减少D D、伏特表、伏特表V V的的