第九章恒定电流(大学物理)
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高考物理第九章恒定电流第九章恒定电流必背知识点一、电流:电荷的定向移动行成电流。
1、产生电流的条件:(1)自由电荷; (2)电场;2、电流是标量,但有方向:我们规定:正电荷定向移动的方向是电流的方向;注:在电源外部,电流从电源的正极流向负极;在电源的内部,电流从负极流向正极;3、电流的大小:通过导体横截面的`电荷量Q跟通过这些电量所用时间t的比值叫电流I表示;(1)数学表达式:I=Q/t;(2)电流的国际单位:安培A(3)常用单位:毫安mA、微安uA;(4)1A=103mA=106uA二、欧姆定律:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比;1、定义式:I=U/R;2、推论:R=U/I;3、电阻的国际单位时欧姆,用Ω表示;1kΩ=10Ω,1MΩ=10Ω;4、伏安特性曲线:三、闭合电路:由电源、导线、用电器、电键组成;1、电动势:电源的电动势等于电源没接入电路时两极间的电压;用E表示;2、外电路:电源外部的电路叫外电路;外电路的电阻叫外电阻;用R表示;其两端电压叫外电压;3、内电路:电源内部的电路叫内电阻,内点路的电阻叫内电阻;用r表示;其两端电压叫内电压;如:发电机的线圈、干电池内的溶液是内电路,其电阻是内电阻;4、电源的电动势等于内、外电压之和;E=U内+U外;U外=RI;E=(R+r)I四、闭合电路的欧姆定律:闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比;1、数学表达式:I=E/(R+r)2、当外电路断开时,外电阻无穷大,电源电动势等于路端电压;就是电源电动势的定义;3、当外电阻为零(短路)时,因内阻很小,电流很大,会烧坏电路;五、半导体:导电能力在导体和绝缘体之间;半导体的电阻随温升越高而减小;六、超导:导体的电阻随温度的升高而升高,当温度降低到某一值时电阻消失,成为超导。
高中物理易错知识点1.大的物体不一定不能看成质点,小的物体不一定能看成质点。
2.平动的物体不一定能看成质点,转动的物体不一定不能看成质点。
恒定电流知识集结知识元基本概念与定律知识讲解一、电流1.定义:自由电荷的定向移动形成电流.2.方向:规定为正电荷定向移动的方向.3.三个公式(1)定义式:I=q/t;(2)决定式:I=U/R;(3)微观式:I=neSv.(n为导体单位体积内的自由电荷数;e为自由电荷的电荷量;S为导体横截面积;v为自由电荷定向移动的速度).4.应用电流的微观表达式时,要注意区分三种速率:(1)电子定向移动速率:一般比较小,速率数量级为10-5m/s;(2)电子热运动的速率:电子不停地做无规则热运动的速率,速率数量级约为105m/s;(3)电流传导速率:等于光速,为3.0×108m/s.二、电动势1.电源:电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化成电势能的装置.2.电动势:非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,3.定义式:E=W/q,单位:V.4.电动势的物理含义:电动势表示电源把其它形式的能转化成电势能本领的大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压.三、电阻定律1.内容:同种材料的导体,其电阻跟它的长度成正比,与它的横截面积成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关.2.表达式:R=ρl/S.3.电阻率ρ:纯金属的电阻率一般较小,合金的电阻率一般较大.材料的电阻率一般随温度的变化而变化.金属的电阻率随温度的升高而增大,可制成电阻温度计;有些合金(如锰钢合金和镍铜合金)的电阻率几乎不受温度变化的影响,可制成标准电阻.4.电阻定律反映了导体的电阻跟哪些因素有关,要注意,当导体为长方体时,电阻的长度是沿电流方向的长方体长度,而跟电流方向垂直的面积才是横截面积.四、焦耳定律1.定义:电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R和通电时间t三者的乘积.2.表达式:Q=I2Rt3.注意:焦耳定律适用于纯电阻电路,也适用于非纯电阻电路.(1)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电阻器件.(2)非纯电阻电路: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.例题精讲基本概念与定律例1.对电阻率及其公式ρ=的理解,正确的是()A.电阻率的大小与温度有关,温度越高电阻率越大B.金属铂电阻的电阻率随温度升高而增大C.同一温度下,电阻率跟导体电阻与横截面积的乘积成正比,跟导体的长度成反比D.同一温度下,电阻率由所用导体材料的本身特性决定例2.一根粗细均匀的导线,两端加上电压U时,通过导线中的电流强度为I,导线中自由电子定向移动的平均速率为v,若导线均匀拉长,使其半径变为原来的,再给它两端加上电压U,则()A.通过导线的电流为B.通过导线的电流为C.自由电子定向移动的平均速率为D.自由电子定向移动的平均速率为例3.一根金属丝,将其对折后并起来,则电阻变为原来的__倍。
教学目标:1. 理解恒定电流的概念和特点。
2. 掌握电流密度、电流强度和电阻的概念。
3. 掌握欧姆定律、电阻定律和焦耳定律的应用。
4. 了解恒定电流产生的磁场和磁场对载流导线的作用。
教学重点:1. 恒定电流的概念和特点。
2. 电流密度、电流强度和电阻的概念。
3. 欧姆定律、电阻定律和焦耳定律的应用。
教学难点:1. 恒定电流产生的磁场和磁场对载流导线的作用。
教学过程:一、导入1. 回顾电荷和电场的基本概念。
2. 提出问题:在电场中,电荷的运动会导致电流的产生,那么电流是如何产生的呢?二、恒定电流的概念和特点1. 定义恒定电流:电流的大小和方向不随时间而变化的电流。
2. 电流密度:电流密度是矢量,用符号j表示。
电流密度矢量的方向与该点正电荷运动的方向一致,大小等于通过垂直于电流方向的单位面积的电流。
3. 电流强度:单位时间内通过导体截面的电荷量。
三、电流密度、电流强度和电阻1. 电流密度、电流强度和电阻的关系:电流密度等于电流强度除以导体截面积。
2. 电阻:电阻是导体对电流的阻碍作用,用符号R表示。
四、欧姆定律、电阻定律和焦耳定律1. 欧姆定律:电流与电压成正比,与电阻成反比。
2. 电阻定律:电阻与导体长度成正比,与导体横截面积成反比。
3. 焦耳定律:电流通过导体产生的热量与电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。
五、恒定电流产生的磁场和磁场对载流导线的作用1. 安培环路定理:真空中恒定磁场的磁感应强度沿任一闭合曲线的环量等于曲线包围的电流与真空磁导率的乘积。
2. 磁感应强度:磁感应强度B通过某一表面S的通量称为磁通。
3. 磁场对载流导线的作用:磁场力F总是垂直于B和v所组成的平面,根据最大磁场力和v的方向确定B的方向。
六、总结1. 回顾本节课所学内容,强调恒定电流的概念、电流密度、电流强度和电阻的概念,以及欧姆定律、电阻定律和焦耳定律的应用。
2. 强调恒定电流产生的磁场和磁场对载流导线的作用。
七、作业1. 完成本节课的课后习题,巩固所学知识。
稳恒电流讲义一、电路的基本概念及规律1.电流强度电荷的定向运动形成电流,电流强度即单位时间内通过导体任一截面的电量。
设在时间间隔△t 通过某一截面的电量为△Q ,则电流强度为QI t∆=∆ 电流的微观表达式 :υnes I =(其中n 为电荷的数密度,S 为导体的横截面积,v 为电荷定向移动的速度) 2.电流密度在通常情况的电路问题中,通过导线截面的电流用电流强度描述就可以了,但在讨论大块导体中的电流的流动时,用电流强度描述就过于粗糙了,这是因为电流在截面上将会有一个强弱不同的分布,而且各点的电流方向可能并不一致。
为此需引入电流密度j ,电流密度的定义,考虑导体中某一给定点P ,在该点沿电流方向作一单位矢量n ,并取一面元△S 与n 垂直,设通过△S 的电流强度为△I ,则定义P 点处电流密度的大小为nev =∆∆=SIj 电流密度的单位为安培/米2(A·m -2)。
通过导体任一有限截面△S 的电流强度为: ∑=∞→∆⋅=ni i i n S j I 1lim3.电动势正电荷在电场力的作用下从高电势处移到低电势处,而一非静电力把正电荷从低电势处搬运到高电势处,提供非静电力的装置称为电源.电源内的非静电力克服电源内静电力作用,把流到负极的正电荷从负极移到正极.若正电荷q 受到非静电力f →非,则电源内有非静电场,非静电场的强度E 非也类似电场强度的定义:k f E q=非将非静电场把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时所做的功定义为电源的电动势,即W E l qε=⋅∆=∑非非 4.欧姆定律通过一段导体的电流强度与导体两端的电压成正比,与电阻R 成反比,即RU I =这条定律,只适用于金属和电解液,即R 为常数的情形。
满足欧姆定律的元件的电阻称为线性电阻,对于非线性元件,欧姆定律不适用,但仍可定义电阻 I U R /= ,只是R 还与工作状态下的电压、电流有关。
5.欧姆定律的微观表达式设想在载有稳恒电流的各向同性的导体内取一长度为l ∆,垂直截面积为S ∆的小电流管分析,有Sl U RU I ∆∆∆=∆=∆ρ则:l U S I ∆∆=∆∆ρE E j σρ==⇒1(σ为电导率),即→→=E j σ6.含源电路的欧姆定律如图所示含有电源的电路称为含源电路.含源电路的欧姆定律就是找出电路中两点间电压与电流的关系.常用“数电压”的方法.即从一点出发,沿一方向,把电势的升降累加起来得到另一点的电势,从而得到两点间的电压.设电流从a 流向b ,则有1122abU Ir IR Ir U εε+----= a 、b 两点间电压为 1212ab U U Ir IR Irεε-=-++++ 写成一般形式ab i i iU U ε-=+∑∑(I R )闭合回路的欧姆定律:对于上图可把a 、b 两点连起来形成一闭合回路,则a b U U -=,即12120Ir IR Ir εε-++++=,1212-I r r Rεε=++,写成一般形式:i iI R ε=∑∑二、题型与方法题型一:复杂电路的计算问题 方法一:基尔霍夫定律1:基尔霍夫第一定律——节点定则: 流入任何一个节点的总电流必等于流出该节点的总电流.1234I I I I +=+注意:N 个节点,可以列N-1个独立方程2:基尔霍夫第二定律——回路定则:沿任一闭合回路的电势变化的代数和为零(或沿任一闭合回路,升高的电势等于降落的电势) 注意:M 个网孔,可以列M 个独立方程【例1】如图所示,电源电动势V V 0.1,0.321==εε,内阻Ω=Ω=0.1,5.021r r ,电阻Ω=Ω=Ω=Ω=0.19,5.4,0.5,0.104321R R R R ,求电路中三条支路上的电流强度。
恒定电流一、基本概念1.电流的定义式:I=q/t(适用于任何电荷的定向移动形成的电流)对于金属导体I=nqvS(只适用于金属导体)(n为单位体积内自由电子个数,S为导线横截面积,v为自由电子定向移动速率)。
2.电阻定律:导体的电阻R跟它的长度l成正比,跟它的横截面积S成反比。
R=⑴ρ是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率。
单位是Ω m。
⑵纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。
⑶材料的电阻率与温度有关系:①半导体的电阻率随温度升高而减小,例如热敏电阻。
金属的电阻率随温度升高而增大。
铂较明显,可用于做温度计;锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变,可用于做标准电阻。
②有些物质当温度接近0 K时,电阻率突然减小到零的现象叫超导现象。
能够发生超导现象的物体叫超导体。
材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度T C。
我国科学家在1989年把T C提高到130K。
3.欧姆定律I=(适用于金属导体和电解液等纯电阻电路,不适用于含有电源电动机等用电器的电路)。
欧姆定律须注意对应性:选定电阻R后,I必须是通过这只电阻R的电流,U必须是这只电阻R两端的电压。
电阻的伏安特性曲线:注意I-U曲线和U-I曲线的区别。
还要注意:当考虑到电阻率随温度的变化时,电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。
例1. 实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示:例2. 下图所列的4个图象中,最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U 2之间的函数关系的是以下哪个图象CA. B. C. D.4.电功和电热:电功就是电场力做的功,因此是W=UIt;由焦耳定律,电热Q=I2Rt。
⑴对纯电阻而言,电功等于电热:W=Q=UIt=I 2Rt=t⑵对非纯电阻电路(如电动机),由于电能除了转化为电热以外还转化为机械能或化学能等其它能,电功大于电热:W>Q,这时电功只能用W=UIt计算,电热只能用Q=I 2Rt计算,两式不能通用。