电阻定律-部分电路欧姆定律PPT讲稿.ppt
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1、电阻定律-部分电路欧姆定律第1页,共51页,编辑于2022年,星期日二、电阻电阻率二、电阻电阻率1.1.电阻电阻 (1)(1)定义式定义式:(2)(2)决定式决定式:2.2.电阻率电阻率 (1)(1)物理意义物理意义 反映导体反映导体 的物理量的物理量,是导体材料本身的是导体材料本身的 属性属性.导电性能导电性能第2页,共51页,编辑于2022年,星期日 (2)(2)电阻率与温度的关系电阻率与温度的关系 金属的电阻率随温度升高而金属的电阻率随温度升高而 .半导体的电阻率随温度而半导体的电阻率随温度而 .超导体超导体:当温度降低到当温度降低到 附近时附近时,某些材某些材 料的电阻率突然料的电阻率
2、突然 成为超导体成为超导体.三、欧姆定律三、欧姆定律 部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律 (1)(1)内容内容:导体中的电流跟导体两端的电压导体中的电流跟导体两端的电压U U成成 ,跟导体的电阻跟导体的电阻R R成成 .(2)(2)公式公式:.增大增大减小减小绝对零度绝对零度减小为零减小为零正比正比反比反比第3页,共51页,编辑于2022年,星期日(3)(3)适用条件适用条件:适用于适用于 和电解液导电和电解液导电,适用于纯适用于纯电阻电路电阻电路.(4)(4)导体的伏安特性曲线导体的伏安特性曲线:用横轴表示电压用横轴表示电压U U,纵轴表纵轴表示示 ,画出的画出的 U U关系图线关系图线.线性
3、元件线性元件:伏安特性曲线是伏安特性曲线是 的电学元件的电学元件,适适用于欧姆定律用于欧姆定律.非线性元件非线性元件:伏安特性伏安特性 为曲线的电学元件为曲线的电学元件,(适用、不适用适用、不适用)于欧姆定律于欧姆定律.金属金属电流电流直线直线曲线曲线不适用不适用第4页,共51页,编辑于2022年,星期日名师点拨名师点拨1.1.对于非线性元件对于非线性元件,欧姆定律不再成立欧姆定律不再成立.2.2.对于线性元件对于线性元件,某一状态时的电阻值等于此时元某一状态时的电阻值等于此时元件两端的电压与元件中通过的电流的比值件两端的电压与元件中通过的电流的比值.第5页,共51页,编辑于2022年,星期日
4、热点一热点一 电流的微观意义电流的微观意义 电荷的定向移动形成电流电荷的定向移动形成电流,人们规定正电荷定向移人们规定正电荷定向移 动的方向为电流方向动的方向为电流方向.通过导体横截面的电荷量跟通过导体横截面的电荷量跟 通过这些电荷量所用时间的比值叫做电流通过这些电荷量所用时间的比值叫做电流,定义式定义式 为为 ,单位是单位是A.A.1.1.决定因素决定因素:设金属导体的横截面积为设金属导体的横截面积为S S,单位体积内单位体积内 的自由电子数为的自由电子数为n n,自由电子定向移动的速率为自由电子定向移动的速率为v v,那么时间那么时间t t内通过某一导体横截面的自由电子数为内通过某一导体横
5、截面的自由电子数为 nSnSv vt t.如果电子的电荷量为如果电子的电荷量为e e,那么时间那么时间t t内通过横截内通过横截 面的电荷量面的电荷量q q=neSneSvtvt.根据根据 ,就可以得到电流和就可以得到电流和 自由电子定向移动速率的关系式自由电子定向移动速率的关系式 =neSneSv v.热点聚集热点聚集第6页,共51页,编辑于2022年,星期日2.2.三种速率三种速率:=:=neSneSv v中的中的v v是电荷定向移动的速率是电荷定向移动的速率,非常小非常小,约为约为1010-5-5 m/m/s s,而电荷无规则热运动速度而电荷无规则热运动速度 很大很大,约为约为10105
6、 5 m/m/s s.电路合上电键电路合上电键,远处的电灯几远处的电灯几 乎同时亮乎同时亮,所用时间极短所用时间极短,这是电场的传播速度决这是电场的传播速度决 定的定的,此速度等于光速此速度等于光速3103108 8 m/s.m/s.q q=t t中中,当异种电荷通过某一横截面当异种电荷通过某一横截面 时时,都要形成电流都要形成电流,通过的电荷量是否相互抵消通过的电荷量是否相互抵消?电电 流的方向有何物理意义流的方向有何物理意义?交流与思考交流与思考第7页,共51页,编辑于2022年,星期日提示提示:当异种电荷通过某一横截面时当异种电荷通过某一横截面时,都要形成电流都要形成电流,通过的电荷量不
7、能互相抵消通过的电荷量不能互相抵消,而是等于异种电荷的电而是等于异种电荷的电荷量之和荷量之和.因为电流是标量因为电流是标量,两种电荷的定向移动都两种电荷的定向移动都要形成电流要形成电流,且正电荷定向移动方向表示电流的流向且正电荷定向移动方向表示电流的流向,但此方向与矢量的方向不同但此方向与矢量的方向不同,两种电荷定向移动形成两种电荷定向移动形成的总电流等于各电流的代数和的总电流等于各电流的代数和.第8页,共51页,编辑于2022年,星期日热点二热点二 对电阻、电阻率的理解对电阻、电阻率的理解1.1.电阻与电阻率的区别电阻与电阻率的区别 (1)(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量电阻是
8、反映导体对电流阻碍作用大小的物理量,电阻大的导体对电流的阻碍作用大电阻大的导体对电流的阻碍作用大.电阻率是反映电阻率是反映 制作导体的材料导电性能好坏的物理量制作导体的材料导电性能好坏的物理量,电阻率小电阻率小 的材料导电性能好的材料导电性能好.(2)(2)导体的电阻大导体的电阻大,导体材料的导电性能不一定差导体材料的导电性能不一定差;导体的电阻率小导体的电阻率小,电阻不一定小电阻不一定小,即电阻率小的导体即电阻率小的导体 对电流的阻碍作用不一定小对电流的阻碍作用不一定小.(3)(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关导体的电阻、电阻率均与温度有关.第9页,共51页,编辑于2022年,星期日2.2
9、.电阻的决定式和定义式的区别与相同点电阻的决定式和定义式的区别与相同点区别电阻定律的表达式电阻的定义式说明了电阻的决定因素提供了测定电阻的方法,并不说明电阻与U和I有关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体相同点相同点都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释)第10页,共51页,编辑于2022年,星期日特别提示特别提示利用利用 和和 计算出来的电阻都是某一特计算出来的电阻都是某一特定温度下的电阻定温度下的电阻,因为电阻率随温度而变因为电阻率随温度而变.热点三热点三 欧姆定律的理解及应用欧姆定律的理解及应用1.1.适用范围适用范围:适用于金属、电解液等纯电阻导电适用于金属
10、、电解液等纯电阻导电,对于气对于气体导电、含有电动机、电风扇等非纯电阻导电体导电、含有电动机、电风扇等非纯电阻导电 则不适用则不适用.第11页,共51页,编辑于2022年,星期日2.2.注意欧姆定律的注意欧姆定律的“二同二同”(1)(1)同体性同体性:指指 、U U、R R三个物理量必须对应同一三个物理量必须对应同一 段电路或同一段导体段电路或同一段导体.(2)(2)同时性同时性:指指U U和和 必须是导体上同一时刻的电压必须是导体上同一时刻的电压 和电流和电流.3.3.欧姆定律不同表达式的物理意义欧姆定律不同表达式的物理意义 (1)(1)是欧姆定律的数学表达式是欧姆定律的数学表达式,表示通过
11、导表示通过导 体的电流体的电流 与电压与电压U U成正比成正比,与电阻与电阻R R成反比成反比,常用于常用于 计算一部分电路加上一定电压时产生的电流计算一部分电路加上一定电压时产生的电流.此公此公 式是电流的决定式式是电流的决定式,反映了电流反映了电流 与电压与电压U U和电阻和电阻R R 的因果关系的因果关系.第12页,共51页,编辑于2022年,星期日(2)(2)公式公式 是电阻的定义式是电阻的定义式,它表明了一种量度电它表明了一种量度电阻的方法阻的方法,不能错误地认为不能错误地认为“电阻跟电压成正比电阻跟电压成正比,跟跟电流成反比电流成反比”,对于给定的导体对于给定的导体,其电阻是一定的
12、其电阻是一定的,和和导体两端是否有电压导体两端是否有电压,导体中是否有电流无关导体中是否有电流无关.也就也就是说是说 仅是电阻的测量式仅是电阻的测量式,而而 才是电阻才是电阻的决定式的决定式.在应用欧姆定律之前在应用欧姆定律之前,首先要判断电路中的元件是否为纯首先要判断电路中的元件是否为纯电阻电阻,如果整个电路中既有纯电阻又有非纯电阻如果整个电路中既有纯电阻又有非纯电阻,则只则只有纯电阻才适用欧姆定律有纯电阻才适用欧姆定律.特别提示特别提示第13页,共51页,编辑于2022年,星期日热点四热点四 对伏安特性曲线的理解对伏安特性曲线的理解1.(1)1.(1)图线图线a a、b b表示线性元件表示
13、线性元件.图线图线c c、d d表示非线性表示非线性 元件元件.(2)(2)图象的斜率表示电阻的倒数图象的斜率表示电阻的倒数,斜率越大斜率越大,电阻电阻 越小越小,故故R Ra aR Rb b(如图如图1 1甲所示甲所示).).图图1 1第14页,共51页,编辑于2022年,星期日 (3)(3)图线图线c c的斜率增大的斜率增大,电阻减小电阻减小,图线图线d d的斜率减小的斜率减小,电阻增大电阻增大(如图如图1 1乙所示乙所示).).(注意注意:曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数)2.(1)2.(1)由于导体的导电性能不同由于导体的导电性能不同,所以不同的导体
14、有所以不同的导体有 不同的伏安特性曲线不同的伏安特性曲线.(2)(2)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐 标的比值标的比值,对应这一状态下的电阻对应这一状态下的电阻.第15页,共51页,编辑于2022年,星期日特别提示特别提示1.1.要区分要区分是是 U U 图线还是图线还是U U 图线图线.2.2.对线性元件对线性元件:;:;对非线性元件对非线性元件 ,应注意应注意,线性元件不同状态时线性元件不同状态时比值不变比值不变,非线性元件不同状态时比值不同非线性元件不同状态时比值不同.第16页,共51页,编辑于2022年,星期日题型题型1 1 电流定义的理解
15、与应用电流定义的理解与应用题型探究题型探究【例例1 1】如图】如图2 2是静电除尘器示意图是静电除尘器示意图,A A接接 高压电源的正极高压电源的正极,B B接高压电源的负极接高压电源的负极,ABAB之间有很强的电场之间有很强的电场,空气被电离为电空气被电离为电 子和正离子子和正离子,电子奔向正极电子奔向正极A A的过程中的过程中,遇到烟气中的煤粉遇到烟气中的煤粉,使煤粉带负电使煤粉带负电,吸附吸附 到正极到正极A A上上,排出的烟就成为清洁的了排出的烟就成为清洁的了.已知每千克煤粉会已知每千克煤粉会吸附吸附n n mol mol电子电子,每昼每昼夜能除尘夜能除尘m m kg,kg,计算高压计
16、算高压电源的电流强度电源的电流强度 .(.(已知电子的电荷量为已知电子的电荷量为e e,阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为N NA A,一昼夜时一昼夜时间为间为t t)图图2 2第17页,共51页,编辑于2022年,星期日思路点拨思路点拨 由电流的定义式由电流的定义式 来求解来求解,要特别注要特别注意意q q的含义的含义.解析解析 由于电离出的气体中的电子和正离子同时导电由于电离出的气体中的电子和正离子同时导电,则流过电则流过电源的电荷量源的电荷量q q跟煤粉吸附的电荷量跟煤粉吸附的电荷量q q的关系是的关系是:q q=而而q q=mnNmnNA Ae e所以所以答案答案第18页,共51页,编辑
17、于2022年,星期日变式练习变式练习1 1 有一横截面积为有一横截面积为S S的铜导线的铜导线,流经其中的电流为流经其中的电流为,设每单位体积的导线中有设每单位体积的导线中有n n个自由电子个自由电子,电子的电荷量为电子的电荷量为q q.此时电子的定向移动速度为此时电子的定向移动速度为v v,在在t t时间内时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为通过导线横截面的自由电子数目可表示为 ()()A.A.n nv v S S B.B.n nv vt t C.D.C.D.第19页,共51页,编辑于2022年,星期日解析解析 根据电流的定义式可知根据电流的定义式可知,在在t t内通过导线横内通过导
18、线横截面的电荷量截面的电荷量Q Q=t t所以在这段时间内通过的自由电子数为所以在这段时间内通过的自由电子数为N N=所以所以C C项正确项正确,D,D项错项错.由于自由电子定向移动的速率是由于自由电子定向移动的速率是v v,因此在时间因此在时间t t内内,位于以横截面位于以横截面S S为底、长为底、长l l=v vt t的这段导线内的自由的这段导线内的自由电子都能通过横截面电子都能通过横截面(如图如图).).这段导线的体积这段导线的体积V V=SlSl=S Sv vt t.所所以以t t内通过横截面内通过横截面S S的自由电子数为的自由电子数为N N=nVnV=nSnSv vt t,选项选项
19、A A、B B均错均错.答案答案 C第20页,共51页,编辑于2022年,星期日题型题型2 2 电阻定律的理解与应用电阻定律的理解与应用【例例2 2】如图】如图3 3所示所示,某一导体的形某一导体的形状为长方体状为长方体,其长、宽、高之比为其长、宽、高之比为a ab bc c=532.=532.在此长方体的上在此长方体的上下左右四个面上分别通过导线引出下左右四个面上分别通过导线引出四个接线柱四个接线柱1 1、2 2、3 3、4.4.在在1 1、2 2两端加上恒定的电压两端加上恒定的电压U U,通通过导体的电流为过导体的电流为I I1 1;在在3 3、4 4两端加上恒定的电压两端加上恒定的电压U
20、 U,通过导通过导体的电流为体的电流为I I2 2.求求I I1 1I I2 2.两种不同接法时两种不同接法时,导体的横截面积分别如导体的横截面积分别如何计算何计算?长度分别是多少长度分别是多少?思路点拨思路点拨图图3 3第21页,共51页,编辑于2022年,星期日解析解析 1 1、2 2两端加上恒定的电压两端加上恒定的电压U U时时,导体的长度是导体的长度是c c,横截面积是横截面积是abab;3;3、4 4两端加上恒定的电压两端加上恒定的电压U U时时,导体导体的长度是的长度是a a,横截面积是横截面积是bcbc,所以两种情况下导体的电所以两种情况下导体的电阻之比为阻之比为425,425,
21、又由于两种情况下电压相等又由于两种情况下电压相等,由欧姆由欧姆定律可得定律可得,I I1 1I I2 2=254.=254.答案答案 254254第22页,共51页,编辑于2022年,星期日规律总结规律总结 电阻定律的应用技巧电阻定律的应用技巧(1)(1)是电阻的决定式是电阻的决定式,对同一段导体对同一段导体,往往往往l l与与S S是相关联变化的是相关联变化的,分析求解时应全面考虑分析求解时应全面考虑.(2)(2)要根据电流正确判断要根据电流正确判断l l、S S,沿电流方向导体的长沿电流方向导体的长度为度为l l,垂直于电流方向的横截面积才是垂直于电流方向的横截面积才是S S.变式练习变式
22、练习2 2 金属材料的电阻率有以下特点金属材料的电阻率有以下特点:一般而一般而言言,纯金属的电阻率小纯金属的电阻率小,合金的电阻率大合金的电阻率大;有的金属的有的金属的电阻率电阻率随温随温度变化而显著变化度变化而显著变化,有的合金的电阻率几有的合金的电阻率几乎不受温度的影响乎不受温度的影响.根据以上的信息根据以上的信息,判断下列说法判断下列说法中正确的是中正确的是 ()()第23页,共51页,编辑于2022年,星期日A.A.连接电路用的导线一般用合金来制作连接电路用的导线一般用合金来制作B.B.电炉、电热器的电阻丝一般用合金来制作电炉、电热器的电阻丝一般用合金来制作C.C.电阻温度计一般用电阻
23、率几乎不受温度影响的合电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合 金来制作金来制作D.D.标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的 金属材料制作金属材料制作解析解析 电路中导线输送电能电路中导线输送电能,但由但由于导线本身有电于导线本身有电阻阻,所以导线也要消耗电能所以导线也要消耗电能,并转化为热量并转化为热量,导线电导线电阻越小阻越小,在其他条件一定的情况下在其他条件一定的情况下,损耗的电能也损耗的电能也越小越小,故应选择电阻率小的材料故应选择电阻率小的材料,由提供的信息知由提供的信息知纯金属较合适纯金属较合适;电炉与电热器电炉与电热器是利用电流的
24、热效应是利用电流的热效应第24页,共51页,编辑于2022年,星期日工作的工作的,流过电热器的电流与导线上的电流相等流过电热器的电流与导线上的电流相等,但但电热器却能明显发热电热器却能明显发热,说明其电阻大说明其电阻大,选择电阻率大选择电阻率大的合金丝较合适的合金丝较合适;电阻温度电阻温度计是利用材料的电阻率随计是利用材料的电阻率随温度有明显变化的原温度有明显变化的原理工作的理工作的,电阻率几乎不受电阻率几乎不受温度温度影响的影响的合金合金显然不能成显然不能成为电阻温度计的材料为电阻温度计的材料;标准电阻的标准电阻的电阻率应很稳定电阻率应很稳定.综上所述综上所述,正确的选项为正确的选项为B.B
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