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欧姆定律欧姆定律欧姆定律欧姆定律一、电 流1 1电流：电荷的定向移动形成电流电流：电荷的定向移动形成电流一段未加电压的导体中，电荷时刻作一段未加电压的导体中，电荷时刻作无规则热运动，但从宏观上看，不能形无规则热运动，但从宏观上看，不能形成电流成电流 2 2形成电流的条件：形成电流的条件：（1 1 1 1）存在自由电荷）存在自由电荷）存在自由电荷）存在自由电荷:金属导体金属导体金属导体金属导体自由电子，自由电子，自由电子，自由电子，电解液电解液电解液电解液正、负离子正、负离子正、负离子正、负离子（2 2 2 2）导体内存在电场）导体内存在电场）导体内存在电场）导体内存在电场当当当当导导导导体体体体两两两两端端端端存存存存在在在在电电电电压压压压时时时时，导导导导体体体体内内内内建建建建立立立立了了了了电电电电场场场场，导导导导体体体体中中中中的的的的自自自自由由由由电电电电荷荷荷荷在在在在电电电电场场场场力力力力的的的的作作作作用用用用下下下下发发发发生生生生定定定定向向向向移移移移动，形成电流动，形成电流动，形成电流动，形成电流电电电电源源源源的的的的作作作作用用用用是是是是保保保保持持持持导导导导体体体体两两两两端端端端有有有有持持持持续续续续的的的的电电电电压压压压，使使使使导体中有持续的电流导体中有持续的电流导体中有持续的电流导体中有持续的电流 3 3电流的方向：规定正电荷定向移动的电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向方向为电流方向 （1 1）在）在金属导体金属导体中，电流方向与自由电荷中，电流方向与自由电荷 （电子）的定向移动方向相反；（电子）的定向移动方向相反；在在电解液电解液中，电流方向与正离子定向移动中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反方向相同，与负离子定向移动方向相反（2 2）电流虽然有方向但却是）电流虽然有方向但却是标量标量它的运算它的运算不遵循平行四边形定则，而遵循代数法则。不遵循平行四边形定则，而遵循代数法则。称之为双向标量。称之为双向标量。4 4电流的强弱电流的强弱电流强度电流强度 I I（1 1）定义定义：通过导体：通过导体横截面横截面的电荷量的电荷量q q跟通过跟通过这些电荷量所用的时间这些电荷量所用的时间t t的比值称为电流。的比值称为电流。公式公式：I I=q/tq/t（2 2）在国际单位制中，电流的单位是安培）在国际单位制中，电流的单位是安培A A、mAmA、A A 1A1A10103 3mAmA10106 6 A A 电流是物理学中七个基本物理量之电流是物理学中七个基本物理量之一，其相应的单位是国际单位制之一的一，其相应的单位是国际单位制之一的基本单位基本单位安培安培。（3 3）电流的分类：）电流的分类：直流直流：方向不随时间变化的电流：方向不随时间变化的电流 恒定电流恒定电流：方向和强弱都不随时间变：方向和强弱都不随时间变 化的电流化的电流 交流交流：方向和强弱随时间变化的电流：方向和强弱随时间变化的电流 5 5电流的微观表达式：电流的微观表达式：在加有电压的一段粗细均匀的导体在加有电压的一段粗细均匀的导体在加有电压的一段粗细均匀的导体在加有电压的一段粗细均匀的导体ADAD上选取两个截上选取两个截上选取两个截上选取两个截面面面面B B和和和和C C，设导体的横截面积为，设导体的横截面积为，设导体的横截面积为，设导体的横截面积为S S导体导体导体导体每单位体积每单位体积每单位体积每单位体积内的内的内的内的自由电荷数为自由电荷数为自由电荷数为自由电荷数为n n，每个电荷的电荷量为，每个电荷的电荷量为，每个电荷的电荷量为，每个电荷的电荷量为q q，电荷的定向，电荷的定向，电荷的定向，电荷的定向移动速率为移动速率为移动速率为移动速率为v v，则在时间，则在时间，则在时间，则在时间t t内处于相距为内处于相距为内处于相距为内处于相距为L=L=vtvt的两截面的两截面的两截面的两截面B B、C C间的所有自由电荷将通过截面间的所有自由电荷将通过截面间的所有自由电荷将通过截面间的所有自由电荷将通过截面C C（决定式）（决定式）注意：区别电子的三种速率注意：区别电子的三种速率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，电流的微观表达式中电流的微观表达式中v v就是指这个速率就是指这个速率显然这个速率很小。显然这个速率很小。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，虽然电子的热运动速率很大，但由于热虽然电子的热运动速率很大，但由于热 运动是杂乱无章的，从宏观上看没有电荷运动是杂乱无章的，从宏观上看没有电荷的定向移动，所以热运动不能形成电流。的定向移动，所以热运动不能形成电流。电场的传播速率电场的传播速率310 310 8 8 m/sm/s.开关一接通，用电器就立即工作正是因为开关一接通，用电器就立即工作正是因为形成电流的速率是电场的传播速率，该速形成电流的速率是电场的传播速率，该速率非常大即是光传播的速率。率非常大即是光传播的速率。例原子中的电子绕原子核运动可等效为环形电流。例原子中的电子绕原子核运动可等效为环形电流。例原子中的电子绕原子核运动可等效为环形电流。例原子中的电子绕原子核运动可等效为环形电流。设氢原子中的电子以一定的速率在半径为设氢原子中的电子以一定的速率在半径为设氢原子中的电子以一定的速率在半径为设氢原子中的电子以一定的速率在半径为r r r r的圆周的圆周的圆周的圆周轨道上轨道上轨道上轨道上逆时针逆时针逆时针逆时针绕核运动，电子的电荷量为绕核运动，电子的电荷量为绕核运动，电子的电荷量为绕核运动，电子的电荷量为e e e e，质量，质量，质量，质量为为为为m,m,m,m,则等效电流方向是什么，大小是多大？则等效电流方向是什么，大小是多大？则等效电流方向是什么，大小是多大？则等效电流方向是什么，大小是多大？例在电解液中，若在通电的例在电解液中，若在通电的5s5s内沿相反方向内沿相反方向通过某一横截面的正、负离子的电量均为通过某一横截面的正、负离子的电量均为5 5C C，则电解液中电流为多大？则电解液中电流为多大？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跟导体两端的电压跟导体两端的电压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 德国物理学家欧姆最先用实验确定了金属或电德国物理学家欧姆最先用实验确定了金属或电解质溶液中电流与电压的定量关系。解质溶液中电流与电压的定量关系。3 3、适用范围：、适用范围：、金属导电和电解质溶液导电，金属导电和电解质溶液导电，即对半导体导电和气体导电不适用。即对半导体导电和气体导电不适用。、纯电阻电路，纯电阻电路，即对非纯电阻电路不适用。即对非纯电阻电路不适用。2 2、公式：、公式：4、电阻物理意义：反映了导体对电流的、电阻物理意义：反映了导体对电流的 阻碍作用阻碍作用 常用单位还有：常用单位还有：千欧（千欧（）兆欧（）兆欧（）1 =10-3=10-6 注意注意：R=U/I是电阻的定义式，但是电阻的定义式，但R与与U和和I无关，不能说无关，不能说R与与U成正比，也不能说成正比，也不能说R与与I成反比。成反比。5 5、单位：、单位：国际单位制中国际单位制中 欧姆（欧姆（）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，叫叫做做导导体体的的伏伏安安特特性性曲曲线，如图所示：线，如图所示：图线斜率的倒数表图线斜率的倒数表示电阻示电阻注意：注意：IU图线中的斜率图线中的斜率k1/R；斜率；斜率k不能理解为不能理解为ktan(为图线与为图线与U轴的夹角轴的夹角)，因坐标轴的单，因坐标轴的单位可根据需要人为确定，同一电阻在坐标轴单位位可根据需要人为确定，同一电阻在坐标轴单位不同时倾角不同时倾角是不同的是不同的 2 2线性元件和非线性元件线性元件和非线性元件 符符合合欧欧姆姆定定律律的的导导体体的的伏伏安安特特性性曲曲线线是是一一条条通通过过坐坐标标原原点点的的直直线线，具具有有这这种种伏伏安安特特性性的的电电学学元元件件叫叫做做线线性性元件元件；不不符符合合欧欧姆姆定定律律的的导导体体和和器器件件，电电流流和和电电压压不不成成正正比比，伏伏安安特特性性曲曲线线不不是是直直线线，这这种种电电学学元元件件叫叫做做非非线线性性元件元件某些电阻在电流某些电阻在电流增大时，由于温增大时，由于温度升高而使电阻度升高而使电阻变化，伏安特性变化，伏安特性曲线不是直线，曲线不是直线，但对某一状态，但对某一状态，欧姆定律仍然适欧姆定律仍然适用用 Rn不等于该点切线斜率的倒数练练1 1：当导体两端的电压变为原来的：当导体两端的电压变为原来的1/21/2时、时、流过导体的电流减少流过导体的电流减少0.5A0.5A，则当导体两端，则当导体两端的电压增为原来的两倍时，流过导体的电的电压增为原来的两倍时，流过导体的电流多大？流多大？练练2：图为两个导体的：图为两个导体的伏安特性曲线，求伏安特性曲线，求（1）R1：R2 （2）两电阻串联在）两电阻串联在电路中，导体两端的电路中，导体两端的电压比电压比U1：U2（3）若并联在电路中，）若并联在电路中，电流之比电流之比I1：I2 R1R2练练3：某导体的：某导体的IU图线，图中图线，图中45，下列说法正确，下列说法正确的是的是 ()A通过该导体的电流与其两端的电压成正比通过该导体的电流与其两端的电压成正比B此导体的电阻此导体的电阻R2 CIU图线的斜率表示电阻的倒数，所以图线的斜率表示电阻的倒数，所以Rcot 451.0 D在该导体两端加在该导体两端加6.0 V电压时，每秒通过导体截面电压时，每秒通过导体截面的电荷量是的电荷量是3.0 C ABD练练4：某一导体的伏安特性曲线如图：某一导体的伏安特性曲线如图3中中AB段段(曲线曲线)所所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是示，关于导体的电阻，以下说法正确的是()AB点的电阻为点的电阻为12 BB点的电阻为点的电阻为40 C导体的电阻因温度的影响改变了导体的电阻因温度的影响改变了1 D导体的电阻因温度的影响改变了导体的电阻因温度的影响改变了9 B练练5：小灯泡通电后其电流：小灯泡通电后其电流I随所加电压随所加电压U变化的图线如变化的图线如图所示，图所示，P为图线上一点，为图线上一点，PN为图线在为图线在P点的切线，点的切线，PQ为为U轴的垂线，轴的垂线，PM为为I轴的垂线，则下列说法中错轴的垂线，则下列说法中错误的是误的是()A随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B对应对应P点，小灯泡的电阻为点，小灯泡的电阻为RC对应对应P点，小灯泡的电阻为点，小灯泡的电阻为RD对应对应P点，小灯泡的功率为图中点，小灯泡的功率为图中矩形矩形PQOM所围的面积所围的面积C 描描绘绘小灯泡的伏安特性曲小灯泡的伏安特性曲线线，并分析曲，并分析曲线线的的变变化化规规律律四、四、实验实验 描描绘绘小灯泡的伏安特性曲小灯泡的伏安特性曲线线 用用电电流流表表测测出出流流过过小小灯灯泡泡的的电电流流，用用电电压压表表测测出出小小灯灯泡泡两两端端的的电电压压，测测出出多多组组(U，I)值值，在在UI坐坐标标系系中中描描出出各各对对应应点点，用用一一条条平平滑滑的的曲曲线线将将这这些点些点连结连结起来起来 学学生生电电源源(46 V直直流流)、小小灯灯泡泡(4 V、0.7 A或或3.8 V、0.3 A)，电电流流表表(内内阻阻较较小小)、电电压压表表(内内阻阻很很大大)，开开关关和和导导线线、滑滑动动变变阻器、坐阻器、坐标纸标纸一、连接电路一、连接电路 将将灯灯泡泡、电电流流表表、电电压压表表、滑滑动动变变阻阻器器、电源、开关用导线连接成如右图所示电路电源、开关用导线连接成如右图所示电路分压电路：分压电路：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实验次数次数123456UI实验实验次数次数789101112UI二、测量与记录二、测量与记录 测出小灯泡在不同电压下的电流，移测出小灯泡在不同电压下的电流，移动滑动变阻器触头位置，测出多组不同的电动滑动变阻器触头位置，测出多组不同的电压值压值U和电流值和电流值I，并将测量数据填入表格，并将测量数据填入表格.三、数据处理、整理仪器三、数据处理、整理仪器1画出伏安特性曲线画出伏安特性曲线(1)在在坐坐标标纸纸上上以以U为为横横轴轴，以以I为为纵纵轴轴，建建立立坐坐标系标系(2)在在坐坐标标纸纸上上描描出出各各组组数数据据所所对对应应的的点点(坐坐标标系系纵纵轴轴和和横横轴轴的的标标度度要要适适中中，以以使使所所描描图图线线充充分占据整个坐标纸为宜分占据整个坐标纸为宜)(3)将将描描出出的的点点用用平平滑滑的的曲曲线线连连结结起起来来，就就得得到到小灯泡的伏安特性曲线小灯泡的伏安特性曲线2拆除拆除电电路、整理路、整理仪仪器器1本本实实验验中中被被测测小小灯灯泡泡灯灯丝丝的的电电阻阻值值较较小小，因因此此测测量量电电路必路必须须采用采用电电流表外接法流表外接法2滑滑动动变变阻阻器器应应采采用用分分压压式式连连接接：目目的的是是为为了了使小灯泡两端的使小灯泡两端的电压电压能从能从0开始开始连续变连续变化化3UI图图线线在在U01.0 V左左右右将将发发生生明明显显弯弯曲曲，故故在在U1.0 V左左右右绘绘点点要要密密，以以防防出出现现很很大大误误差差4建建立立坐坐标标系系时时，纵纵轴轴表表示示电电压压，横横轴轴表表示示电电流流，两两坐坐标标轴轴选选取取的的标标度度要要合合理理，使使得得根根据据测测量数据画出的量数据画出的图线图线尽量占尽量占满满坐坐标纸标纸1由于由于电压电压表、表、电电流表不是理想流表不是理想电电表，表，电电表表 内阻内阻对电对电路的影响会路的影响会带带来来误误差差2测测量量时读时读数数带带来来误误差，差，严严格按照格按照读读数数规则规则3在坐在坐标纸标纸上描点、作上描点、作图带图带来来误误差用差用细铅细铅 笔，笔，严严格格标标度度