高中物理复习教案.部分电路欧姆定律
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部分电路欧姆定律
[P 3.] 复习精要
一、电流
电流强度的定义式:tqI
适用于任何电荷的定向移动形成的电流.
对于金属导体有 I=nqvS
(n为单位体积内的自由电子个数,S为导线的横截面积,v为自由电子的定向移动速率,约10 -5m/s,远小于电子热运动的平均速率105m/s,更小于电场的传播速率3×108m/s),这个公式只适用于金属导体,千万不要到处套用。
[P4 .] 二、电阻、电阻定律
(1)电阻
表示导体对电流阻碍作用的物理量.我们定义加在导体两端的电压U与通过导体的电流I之间的比值,叫做导体的电阻,用R表示.写成公式为IUR
导体的电阻由导体本身的物理条件决定,而与加在导体两端的电压及通过导体的电流无关.
[P 5.] (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。SlR
①ρ是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率, lSR单位是Ωm。
②纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。
③材料的电阻率与温度有关系:
a.金属的电阻率随温度的升高而增大. 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。
b.半导体的电阻率随温度的升高而减小。
c.有些物质当温度接近0K时,电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象。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TC。
[P 6.] 三、欧姆定律导体中的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比.
写成公式为RUI
电阻的伏安特性曲线是过原点的直线。
比较伏安特性曲线所示的两电阻的大小
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。
一些非线性元件(如二极管)的伏安特性曲线也不是过原点的直线。
欧姆定律适用于金属导体和电解液,不适用于气体导电. 0 I
U 0 I
U R2 R1
R1 < R2 0 I R4 R3 U
R3 > R4 [P7 .] 四、串、并联电路的基本特征
1.串联电路的特征:
①I=I1=I2=I3=…
②U=U1+U2+U3+…
③R=R1+R2+R3+…
④IRURURURU332211
⑤2332211IRPRPRPRP
[P8 .] 2.并联电路的特征:
①I=I1+I2+I3+…
②U=U1=U2=U3=…
③3211111RRRR
④I1R1=I2R2=I3R3=…=IR=U
⑤P1R1=P2R2=P3R3=…=PR=U2
[P9 .] 07年苏锡常镇四市一模4.电阻R与两个完全相同的晶体二极管D1和D2连接成如图所示的电路,a、b端加上的电压Uab=10V时,流经a点的电流为0.01A;当Uab=-0.2V时,流经a点的电流仍为0.01A,则电阻R的阻值为 ( C )
(A)1020 (B)1000
(C)980 (D)20
[P10 .] 2007年物理海南卷5.一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36W与36V。若把此灯泡接到输出电压为18 V的电源两端,则灯泡消耗的电功率 ( B )
A.等于36W B.小于36W,大于9 W
C.等于9W D.小于36W
[P11 .] 苏北五市07届调研考试18.(16分)按照经典的电子理论,电子在金属中运动的情形是这样的:在外加电场的作用下,自由电子发生定向运动,便产生了电流。电子在运动的过程中要不断地与金属离子发生碰撞,将动能交给金属离子,而自己的动能降为零,然后在电场的作用下重新开始加速运动(可看作匀加速运动),
经加速运动一段距离后,再与金属离子发生碰撞。电子在两
次碰撞之间走的平均距离叫自由程,用l表示。电子运动
的平均速度用v表示,导体单位体积内自由电子的数量为n, 自由程l
电压U 电子的质量为m,电子的电荷量为e,电流的表达式I=nesv。
请证明金属导体的电阻率=lnevm22。
解:(16分)证明:导体中电流强度的微观表达式为:I=nesv
根据电阻定律:R =Sl (4分) 根据欧姆定律:R =IU (4分)
自由程内,电子在加速电场作用下,速度从0增加到v,由动能定理:qU =221mv(4分)
又由于20vv(2分),可得出电阻率的表达式为:=lnevm22 (2分)
[P 13.] 07年1月海淀区期末练习5.有一内电阻为4.4的电解槽和一盏标为“110V 60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端,灯泡正常发光,则 ( C )
A.电解槽消耗的电功率为120W B.电解槽发热功率为60W
C.电解槽消耗的电功率为60W D.电路消耗总功率为60W
[P14 .] 苏北五市07届调研考试15.(14)现有两个电阻元件,其中一个是由金属材料制成的,它的电阻随温度的升高而增大,而另一个是由某种半导体材料制成的,其电阻随温度的升高而减小。现对其中一个元件R0进行测试,测得通过其中的电流与加在它两端的电压数据如下表所示:
I/A 0.20 0.45 0.80 1.25 1.80 2.81 3.20
U/V 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50 1.60
⑴根据表中数据,判断元件R0可能是由上述哪类材料制成的,并简要说明理由。
⑵把元件R0接入如图所示的电路中,闭合开关后,电流表读数为1.80A。已知电路中电源的电动势为3V,内阻不计。此时定值电阻R的电功率为多大?
⑶请根据表中数据在(a)图中作出I-U图线。
为了求出通过该元件R0的电流I与电压U间的具体关系式,请你适当选取坐标轴,将
表中有关数据进行适当计算,在(b)图中作出线性图线,
并求出I和U之间的具体关系式。
A R0 R
S I/A
U/V 0
(a) 0.4 0.8 1.2 1.6 0.8 1.6 2.4 3.2
0
(b) 解:(14分)⑴该元件R0是由半导体材料制成的(2分) 对数据计算分析后发现,随着电流增大,即元件R0的发热功率越大,对应电压与电流的比值越小,即电阻值越小(2分)
⑵由表中数据可知,当电流为1.8A时,U0=1.2V (2分)
定值电阻两端的电压UR = U-U0 =1.8V (1分)
定值电阻消耗的功率P = UR I = 3.24W (1分)
⑶I-U图如图(a) (2分)
根据I-U图的形状可以猜想I与U2成线性关系,如图(b) (2分)
从图(b)可得直线的斜率为1.25,所以I = 1.25U2 (2分)
I/A
U/V
0 (a)
0.4 0.8 1.2 1.6 0.8 1.6 2.4 3.2 I/A
U2/V2
0 (b) 3.2
2.4
1.6
0.8
0.8 1.6 2.4 3.2