電阻定律-部分電路歐姆定律

1、電阻定律-部分電路歐姆定律第1頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五二、電阻電阻率1.電阻 (1)定義式: (2)決定式:2.電阻率 (1)物理意義 反映導(dǎo)體 的物理量,是導(dǎo)體材料本身的 屬性.導(dǎo)電性能第2頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五 (2)電阻率與溫度的關(guān)系 金屬的電阻率隨溫度升高而 . 半導(dǎo)體的電阻率隨溫度而 . 超導(dǎo)體:當(dāng)溫度降低到 附近時,某些材 料的電阻率突然 成為超導(dǎo)體.三、歐姆定律 部分電路歐姆定律 (1)內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓U成 , 跟導(dǎo)體的電阻R成 . (2)公式: . 增大減小絕對零度減小為零正比反比第3頁，共51頁，

2、2022年，5月20日，8點9分，星期五(3)適用條件:適用于 和電解液導(dǎo)電,適用于純電阻電路.(4)導(dǎo)體的伏安特性曲線:用橫軸表示電壓U,縱軸表示 ,畫出的 U關(guān)系圖線.線性元件:伏安特性曲線是 的電學(xué)元件,適用于歐姆定律.非線性元件:伏安特性 為曲線的電學(xué)元件, (適用、不適用)于歐姆定律.金屬電流直線曲線不適用第4頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五名師點撥1.對于非線性元件,歐姆定律不再成立.2.對于線性元件,某一狀態(tài)時的電阻值等于此時元件兩端的電壓與元件中通過的電流的比值.第5頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五熱點一 電流的微觀意義 電荷的定向移

3、動形成電流,人們規(guī)定正電荷定向移 動的方向為電流方向.通過導(dǎo)體橫截面的電荷量跟 通過這些電荷量所用時間的比值叫做電流,定義式 為 ,單位是A.1.決定因素:設(shè)金屬導(dǎo)體的橫截面積為S,單位體積內(nèi) 的自由電子數(shù)為n,自由電子定向移動的速率為v, 那么時間t內(nèi)通過某一導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)為 nSvt.如果電子的電荷量為e,那么時間t內(nèi)通過橫截 面的電荷量q=neSvt.根據(jù) ,就可以得到電流和 自由電子定向移動速率的關(guān)系式 =neSv.熱點聚集第6頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五2.三種速率: =neSv中的v是電荷定向移動的速率, 非常小,約為10-5 m/s,而電荷無規(guī)則

4、熱運(yùn)動速度 很大,約為105 m/s.電路合上電鍵,遠(yuǎn)處的電燈幾 乎同時亮,所用時間極短,這是電場的傳播速度決 定的,此速度等于光速3108 m/s. q= t中,當(dāng)異種電荷通過某一橫截面 時,都要形成電流,通過的電荷量是否相互抵消?電 流的方向有何物理意義?交流與思考第7頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五提示:當(dāng)異種電荷通過某一橫截面時,都要形成電流,通過的電荷量不能互相抵消,而是等于異種電荷的電荷量之和.因為電流是標(biāo)量,兩種電荷的定向移動都要形成電流,且正電荷定向移動方向表示電流的流向,但此方向與矢量的方向不同,兩種電荷定向移動形成的總電流等于各電流的代數(shù)和.第8頁，共

5、51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五熱點二 對電阻、電阻率的理解1.電阻與電阻率的區(qū)別 (1)電阻是反映導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量, 電阻大的導(dǎo)體對電流的阻礙作用大.電阻率是反映 制作導(dǎo)體的材料導(dǎo)電性能好壞的物理量,電阻率小 的材料導(dǎo)電性能好. (2)導(dǎo)體的電阻大,導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能不一定差; 導(dǎo)體的電阻率小,電阻不一定小,即電阻率小的導(dǎo)體 對電流的阻礙作用不一定小. (3)導(dǎo)體的電阻、電阻率均與溫度有關(guān).第9頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五2.電阻的決定式和定義式的區(qū)別與相同點區(qū)別電阻定律的表達(dá)式電阻的定義式說明了電阻的決定因素提供了測定電阻的方法,并不

6、說明電阻與U和I有關(guān)只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解液適用于任何純電阻導(dǎo)體相同點相同點都不能反映電阻的實質(zhì)(要用微觀理論解釋)第10頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五特別提示利用 和 計算出來的電阻都是某一特定溫度下的電阻,因為電阻率隨溫度而變.熱點三 歐姆定律的理解及應(yīng)用1.適用范圍:適用于金屬、電解液等純電阻導(dǎo)電,對于氣體導(dǎo)電、含有電動機(jī)、電風(fēng)扇等非純電阻導(dǎo)電 則不適用.第11頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五2.注意歐姆定律的“二同” (1)同體性:指 、U、R三個物理量必須對應(yīng)同一 段電路或同一段導(dǎo)體. (2)同時性:指U和 必須是導(dǎo)體

7、上同一時刻的電壓 和電流.3.歐姆定律不同表達(dá)式的物理意義 (1) 是歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,表示通過導(dǎo) 體的電流 與電壓U成正比,與電阻R成反比,常用于 計算一部分電路加上一定電壓時產(chǎn)生的電流.此公 式是電流的決定式,反映了電流 與電壓U和電阻R 的因果關(guān)系.第12頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五(2)公式 是電阻的定義式,它表明了一種量度電阻的方法,不能錯誤地認(rèn)為“電阻跟電壓成正比,跟電流成反比”,對于給定的導(dǎo)體,其電阻是一定的,和導(dǎo)體兩端是否有電壓,導(dǎo)體中是否有電流無關(guān).也就是說 僅是電阻的測量式,而 才是電阻的決定式. 在應(yīng)用歐姆定律之前,首先要判斷電路中的元件是否

8、為純電阻,如果整個電路中既有純電阻又有非純電阻,則只有純電阻才適用歐姆定律.特別提示第13頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五熱點四 對伏安特性曲線的理解1.(1)圖線a、b表示線性元件.圖線c、d表示非線性 元件. (2)圖象的斜率表示電阻的倒數(shù),斜率越大,電阻 越小,故RaRb(如圖1甲所示).圖1第14頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五 (3)圖線c的斜率增大,電阻減小,圖線d的斜率減小, 電阻增大(如圖1乙所示). (注意:曲線上某點切線的斜率不是電阻的倒數(shù))2.(1)由于導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同,所以不同的導(dǎo)體有 不同的伏安特性曲線. (2)伏安特性曲

9、線上每一點的電壓坐標(biāo)與電流坐 標(biāo)的比值,對應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻.第15頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五特別提示1.要區(qū)分是 U 圖線還是U 圖線.2.對線性元件: ;對非線性元件 ,應(yīng)注意,線性元件不同狀態(tài)時比值不變,非線性元件不同狀態(tài)時比值不同.第16頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五題型1 電流定義的理解與應(yīng)用題型探究【例1】如圖2是靜電除塵器示意圖,A接 高壓電源的正極,B接高壓電源的負(fù)極, AB之間有很強(qiáng)的電場,空氣被電離為電 子和正離子,電子奔向正極A的過程中, 遇到煙氣中的煤粉,使煤粉帶負(fù)電,吸附 到正極A上,排出的煙就成為清潔的了.已知每千

10、克煤粉會吸附n mol電子,每晝夜能除塵m kg,計算高壓電源的電流強(qiáng)度 .(已知電子的電荷量為e,阿伏加德羅常數(shù)為NA,一晝夜時間為t)圖2第17頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五思路點撥 由電流的定義式 來求解,要特別注意q的含義.解析 由于電離出的氣體中的電子和正離子同時導(dǎo)電,則流過電源的電荷量q跟煤粉吸附的電荷量q的關(guān)系是:q=而q=mnNAe所以答案第18頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五變式練習(xí)1 有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線,流經(jīng)其中的電流為,設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個自由電子,電子的電荷量為q.此時電子的定向移動速度為v,在t時間內(nèi),通過導(dǎo)線

11、橫截面的自由電子數(shù)目可表示為 ( )A.nv S B.nvt C. D. 第19頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五解析 根據(jù)電流的定義式可知,在t內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量Q = t所以在這段時間內(nèi)通過的自由電子數(shù)為N=所以C項正確,D項錯.由于自由電子定向移動的速率是v,因此在時間t內(nèi),位于以橫截面S為底、長l=vt的這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電子都能通過橫截面(如圖).這段導(dǎo)線的體積V=Sl=Svt.所以t內(nèi)通過橫截面S的自由電子數(shù)為N=nV=nSvt,選項A、B均錯.答案 C第20頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五題型2 電阻定律的理解與應(yīng)用【例2】如圖3所示

12、,某一導(dǎo)體的形狀為長方體,其長、寬、高之比為abc =532.在此長方體的上下左右四個面上分別通過導(dǎo)線引出四個接線柱1、2、3、4.在1、2兩端加上恒定的電壓U,通過導(dǎo)體的電流為I1;在3、4兩端加上恒定的電壓U,通過導(dǎo)體的電流為I2.求I1I2. 兩種不同接法時,導(dǎo)體的橫截面積分別如何計算?長度分別是多少?思路點撥圖3第21頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五解析 1、2兩端加上恒定的電壓U時,導(dǎo)體的長度是c,橫截面積是ab;3、4兩端加上恒定的電壓U時,導(dǎo)體的長度是a,橫截面積是bc,所以兩種情況下導(dǎo)體的電阻之比為425,又由于兩種情況下電壓相等,由歐姆定律可得,I1I2

13、=254.答案 254第22頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五規(guī)律總結(jié) 電阻定律的應(yīng)用技巧(1) 是電阻的決定式,對同一段導(dǎo)體,往往l與S是相關(guān)聯(lián)變化的,分析求解時應(yīng)全面考慮.(2)要根據(jù)電流正確判斷l(xiāng)、S,沿電流方向?qū)w的長度為l,垂直于電流方向的橫截面積才是S.變式練習(xí)2 金屬材料的電阻率有以下特點:一般而言,純金屬的電阻率小,合金的電阻率大;有的金屬的電阻率隨溫度變化而顯著變化,有的合金的電阻率幾乎不受溫度的影響.根據(jù)以上的信息,判斷下列說法中正確的是 ( )第23頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五A.連接電路用的導(dǎo)線一般用合金來制作B.電爐、電熱

14、器的電阻絲一般用合金來制作C.電阻溫度計一般用電阻率幾乎不受溫度影響的合 金來制作D.標(biāo)準(zhǔn)電阻一般用電阻率隨溫度變化而顯著變化的 金屬材料制作解析 電路中導(dǎo)線輸送電能,但由于導(dǎo)線本身有電阻,所以導(dǎo)線也要消耗電能,并轉(zhuǎn)化為熱量,導(dǎo)線電阻越小,在其他條件一定的情況下,損耗的電能也越小,故應(yīng)選擇電阻率小的材料,由提供的信息知純金屬較合適;電爐與電熱器是利用電流的熱效應(yīng)第24頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五工作的,流過電熱器的電流與導(dǎo)線上的電流相等,但電熱器卻能明顯發(fā)熱,說明其電阻大,選擇電阻率大的合金絲較合適;電阻溫度計是利用材料的電阻率隨溫度有明顯變化的原理工作的,電阻率幾乎

15、不受溫度影響的合金顯然不能成為電阻溫度計的材料;標(biāo)準(zhǔn)電阻的電阻率應(yīng)很穩(wěn)定.綜上所述,正確的選項為B.答案 B第25頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五題型3 伏安特性曲線的應(yīng)用【例3】如圖4所示為一個電燈兩端的電壓與通過它 的電流的變化關(guān)系曲線.由圖可知,兩者不成線性 關(guān)系,這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化 的緣故.參考這條曲線回答下列問題(不計電流表 和電池的內(nèi)阻).圖4第26頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五(1)若把三個這樣的電燈串聯(lián)后,接到電動勢為12 V的電源上,求流過燈泡的電流和每個燈泡的電阻.(2)如圖5所示,將兩個這樣的電燈并聯(lián)后再與1

16、0 的定值電阻串聯(lián),接在電動勢為8 V的電源上,求通過電流表的電流值和每個燈泡的電阻.圖5第27頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五解析 (1)三個燈串聯(lián)時,每個燈的電壓為4 V由圖象知,當(dāng)燈泡兩端的電壓為4 V時,燈泡的電流為0.4 A.燈泡的電阻為R= = =10 (2)在圖5中,若設(shè)燈泡電流為I,兩端電壓為U由歐姆定律得E=2IR0+U,即U=8-20I將U=8-20I函數(shù)關(guān)系圖象作在圖4中,如下圖所示,兩圖線交點為(2 V,0.3 A),可得此種情況下電流為0.3 A.第28頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五通過電流表的電流值為IA=2I=0.6

17、A燈泡的電阻為R= = =6.7 答案 (1)0.4 A 10 (2)0.6 A 6.7 第29頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五方法歸納 解決這類問題的基本思路:(1)首先分清是I-U圖線還是U-I圖線.(2)搞清圖線斜率的物理意義.即k=R(或k= )為了搞清這個問題,最好是將圖象的斜率轉(zhuǎn)化為物理公式,看k= ,還是k= .(3)必要時配合部分電路歐姆定律.第30頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五變式練習(xí)3 在如圖6甲所示的電路中,電源電動勢為3.0 V,內(nèi)阻不計,L1、L2、L3為3個相同規(guī)格的小燈泡,這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示.當(dāng)開關(guān)閉合

18、后,下列關(guān)于電路中的燈泡的判斷中,正確的是 ( )圖6第31頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五A.燈泡L1的電阻為12 B.通過燈泡L1的電流為燈泡L2的電流的2倍C.燈泡L1消耗的電功率為0.75 WD.燈泡L2消耗的電功率為0.30 W解析 L1兩端的電壓為3 V,由圖乙知,通過L1的電流為0.25 A,所以L1的電阻為12 ,L1消耗的電功率為0.75 W,A、C選項正確;L2和L3串聯(lián),每個燈泡的電壓為1.5 V,由圖乙可知,通過L2、L3的電流為0.2 A,所以燈泡L2、L3消耗的電功率為0.30 W,故D選項正確;L1與L2的電流不是兩倍關(guān)系,所以B選項錯誤.答

19、案 ACD第32頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五題型4 電流模型問題【例4】 神經(jīng)系統(tǒng)中,把神經(jīng)纖維分為有髓鞘與無髓鞘兩大類.現(xiàn)代生物學(xué)認(rèn)為,髓鞘是由多層(幾十到幾百層不等)類脂物質(zhì)髓質(zhì)累積而成的,髓質(zhì)具有很大的電阻.已知蛙有髓鞘神經(jīng),髓鞘的厚度只有2 m左右,而它在每平方厘米的面積上產(chǎn)生的電阻卻高達(dá)1.6105 .(1)若不計髓質(zhì)片層間的接觸電阻,計算髓質(zhì)的電阻率.第33頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五(2)若有一圓柱體是由髓質(zhì)制成的,該圓柱體的體積為32 cm3,當(dāng)在其兩底面上加上1 000 V的電壓時,通過該圓柱體的電流為10 A.求該圓柱體的

20、圓面半徑和高.解析 (1)由電阻定律:R=所以 m=8106 m 第34頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五(2)由歐姆定律和圓柱體體積公式R=V=r2hR=由可得:代入數(shù)據(jù)解得h=0.02 m=2 cm將h值代入式得r=0.04 m=4 cm髓質(zhì)的電阻率為8106 m;圓面半徑為4 cm,高為2 cm.答案 (1)8106 m (2)4 cm 2 cm第35頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五評分標(biāo)準(zhǔn) 本題共16分.其中式各3分,式各1分.名師導(dǎo)析這是一類聯(lián)系實際的問題,是物理中經(jīng)常遇到的,也是學(xué)習(xí)物理的目標(biāo)之一,這類問題的處理方法是:首先要把該實際問題轉(zhuǎn)

21、化為物理模型,即要先根據(jù)題意抽象出最本質(zhì)的東西,建立物理模型,再運(yùn)用有關(guān)的規(guī)律進(jìn)行解答.第36頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五自我批閱當(dāng)家作主，我來當(dāng)師傅！(12分)大氣中存在可自由運(yùn)動的帶電粒子,其密度隨距地面高度的增加而增大,可以把離地面50 km以下的大氣看做是具有一定程度漏電的均勻絕緣體(即電阻率較大的物質(zhì));離地面50 km以上的大氣則可看做是帶電粒子密度非常高的良導(dǎo)體,地球本身帶負(fù)電,其周圍空間存在電場.離地面l=50 km處與地面之間的電勢差約為U=3.0105 V.由于電場的作用,地球處于放電狀態(tài).但大氣中頻繁發(fā)生雷暴又對地球充電,從而保證了地球周圍電場恒

22、定不變,統(tǒng)計表明,雷暴每秒帶給地球的平均電荷量約第37頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五為q=1 800 C.試估算大氣電阻率 和地球漏電功率P.(已知地球半徑r=6 400 km,結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析 本題中把50 km厚的漏電均勻絕緣體視為一個導(dǎo)體,其長度為50 km,橫截面積為地球的表面積,所加電壓為U=3.0105 V則由題意得I= =1 800 A (3分)R電= = 103 (3分)又由電阻定律R電= (2分)第38頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五得21012 m (2分)地球漏電功率為P=UI=31051 800 W5108 W (

23、2分)答案 21012 m 5108 W第39頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五1.一根粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線,兩端加上恒定電壓U時,通過金屬導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為I,金屬導(dǎo)線中自由電子定向移動的平均速率為v,若將金屬導(dǎo)線均勻拉長,使其長度變?yōu)樵瓉淼?倍,仍給它兩端加上恒定電壓U,則此時 ( ) A.通過金屬導(dǎo)線的電流為 B.通過金屬導(dǎo)線的電流為 C.自由電子定向移動的平均速率為 D.自由電子定向移動的平均速率為素能提升第40頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五解析 金屬導(dǎo)線均勻拉長2倍,則導(dǎo)線的橫截面積變?yōu)樵瓉淼?/2,由電阻定律可得,導(dǎo)線的電阻變?yōu)樵瓉淼?倍,由

24、歐姆定律可得,通過金屬導(dǎo)線的電流變?yōu)樵瓉淼?/4,即為I/4,A錯誤,B正確;由電流的微觀表達(dá)式I=nqSv,可以解得,金屬導(dǎo)線中自由電子定向移動的平均速率變?yōu)樵瓉淼?/2,即為v/2,D錯誤,C正確.答案 BC第41頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五2.如圖7為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而 改變,且對溫度很敏感)的I-U關(guān)系曲線圖.圖7第42頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五(1)為了通過測量得到圖8所示I-U關(guān)系的完整曲線,在圖8甲和乙兩個電路中應(yīng)選擇的是圖 ;簡要說明理由: .(電源電動勢為9 V,內(nèi)阻不計,滑動變阻器的阻值為0100 ).圖

25、8第43頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五(2)在圖丙電路中,電源電壓恒為9 V,電流表讀數(shù)為70 mA,定值電阻R1=250 ,由熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線可知,熱敏電阻兩端的電壓為 V;電阻R2的阻值為 .(3)舉出一個可以應(yīng)用熱敏電阻的例子.解析 (1)從熱敏電阻的I-U圖象可知,實驗數(shù)據(jù)I和U包括0附近的數(shù)據(jù),圖乙為限流式接法,不能達(dá)到該要求,因此選圖甲.理由是:甲電路電壓可以從0 V調(diào)到所需電壓,調(diào)節(jié)范圍大.(2)由圖丙可知,流過熱敏電阻支路的電流I=I總-第44頁，共51頁，2022年，5月20日，8點9分，星期五=70 mA-36 mA=34 mA,據(jù)I-U圖知,I=34 mA時對應(yīng)熱敏電阻兩端電壓U=5.20 V;那么R2分擔(dān)電壓U2=U總-U=3.80 V.R2= =111.8 (在111.6 112.0 均正確).(3)熱敏溫度計.答案 (1)甲 甲電路電壓可以從0 V調(diào)到所需電壓,調(diào)節(jié)范圍大 (2)5.2 111.8(111.6112.0均可)(3)熱敏溫度計.第