电路的基本概念和规律
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年级:高复班授课时间:2014.12.22 授课教师:科目:物理课题电路的基本概念和规律
教学目标1.理解电流的概念和电流的定义式及微观表达式
2.掌握电阻定律,理解电阻的定义式和决定式的关系
3.掌握欧姆定律内容和适用范围,并能处理部分电路问题
4.掌握串并联电路的特点
教学重点与难点
1.欧姆定律的内容及其适用范围
2.串并联电路的特点
教学过程一、电流
1.定义:电荷的定向移动形成电流
2.形成电流的条件:
(1)导体中有能够自由移动的电荷;(2)导体两端存在电压.
3.电流的方向:与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反.
电流虽然有方向,但它是标量.
4.定义式:I=
q
t
.
注意:(1)q是通过整个导体横截面的电量,不是单位面积上的电量;
(2)当异种电荷反向通过某截面时,所形成的电流是同向的,此时q=|q1|+|q2|. 5.微观表达式:I=nqS v,式中n为导体单位体积内的自由电荷数,q是自由电荷的电荷量,v是自由电荷定向移动的速率,S为导体的横截面积.注意:电子定向移动的速率,数量级为10—4m/s~10—5m/s,但电流传导速率,等于光速.
例1:示波管中,2s内有6×1013个电子通过横截面大小不知的电子枪,则示波管中电流大小为( A)
A.4.8×10—6A
B.3×10—13A
C.9.6×10—6A
D.无法确定
例2: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,电子的电荷量为q.此时电子的定向移动速率为v,在Δt时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为(BC )
A.nvS B.nvSΔt C.
IΔt
q
D.
IΔt
Sq
二、电阻
教学过程1.物理意义:物理学中,用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小.
2.电阻的定义式:R=
U
I
.
3.电阻定律:
(1)内容:同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关.
表达式为:R=ρ
l
S
.其中ρ叫做电阻率,是由导体的材料决定的.
(2)电阻率与温度的关系:
金属:电阻率随温度升高而增大;
半导体:电阻率随温度升高而减小;
超导体:当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零成为超导体.
例3:对于一根阻值为R的均匀金属丝,求:
(1)若将金属丝均匀拉长为原来的2倍,则电阻变为多少;
(2)若将金属丝从中点对折起来,则电阻变为多少.
4R;
4
1R
三、欧姆定律
1.内容:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.
2.表达式:I=
U
R
.
3.适用范围:适用于金属导体和电解液导电,适用于纯电阻电路.
4.导体的伏安特性曲线:以电流为纵轴、电压为横轴画出导体上的电流随电压的变化曲线,称为导体的伏安特性曲线.
若某电学元件的伏安特性曲线为直线,则称该元件称为线性元件;
若为曲线,则称为非线性元件.
(1)对线性元件,图象的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越
小,故R a (2)对非线性元件,伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标 的比值,对应这一状态下的电阻,图线c电阻减小,图线d电阻 增大(如图乙所示). 注意:曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数. 例4:某一金属导体的伏安特性曲线如图AB段(曲线)所示,关于该导体的电阻,以下说法正确的是( B ) A.B点的电阻为12 Ω B.B点的电阻为40 Ω C.导体的电阻因温度的影响改变了1Ω 课后反思