九年級物理第十五章電流和電荷課件

九年級物理第十五章電流和電荷課件CATALOGUE目錄電流和電荷基本概念歐姆定律及其應用閉合電路歐姆定律與功率計算磁場對電流作用與洛倫茲力電容器和電容概念與性質靜電場和恒定電場比較與聯(lián)系01電流和電荷基本概念電流定義電荷的定向移動形成電流。電流方向規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向。在金屬導體中，電流方向與自由電子定向移動的方向相反。電流定義及方向電荷是物質的一種屬性，表示物體帶電的性質。電荷性質電荷分為正電荷和負電荷。質子帶正電，電子帶負電。電荷分類電荷性質與分類容易導電的物體叫做導體。如金屬、石墨、人體、大地以及酸堿鹽的水溶液等。不容易導電的物體叫做絕緣體。如橡膠、玻璃、陶瓷、塑料、油等。導體與絕緣體概念絕緣體導體單位時間內通過導體橫截面的電荷量叫做電流強度，簡稱電流。電流強度定義I=Q/t，其中I表示電流強度，Q表示電荷量，t表示時間。電流強度計算公式電流強度計算公式02歐姆定律及其應用

歐姆定律內容表述歐姆定律是指在同一電路中，通過某段導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比，跟這段導體的電阻成反比。公式表示為：I=U/R，其中I為電流，U為電壓，R為電阻。歐姆定律適用于線性導體，即金屬導電和電解液導電，不適用于氣態(tài)導體。電阻是指導體對電流的阻礙作用，用字母R表示，單位為歐姆(Ω)。電阻的大小與導體的材料、長度、橫截面積以及溫度有關。一般來說，金屬導體的電阻率隨溫度升高而增大；非金屬導體（如碳）的電阻率則隨溫度升高而減小。電阻概念及影響因素在串聯(lián)電路中，總電阻等于各分電阻之和，即R=R1+R2+…+Rn，各處的電流相等。在并聯(lián)電路中，總電阻的倒數(shù)等于各分電阻的倒數(shù)之和，即1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn，干路電流等于各支路電流之和。歐姆定律在串聯(lián)和并聯(lián)電路中的應用，可以幫助我們計算電路中的電流、電壓和電阻等物理量。串聯(lián)和并聯(lián)電路中歐姆定律應用替代法測電阻用一個已知電阻值的電阻器來替代待測電阻，通過比較替代前后電路中的電流或電壓變化來確定待測電阻的阻值。伏安法測電阻利用電壓表和電流表分別測出待測電阻兩端的電壓和通過它的電流，然后根據(jù)歐姆定律的變形公式R=U/I求出電阻值。橋式電路測電阻利用橋式電路平衡時各對應電阻成比例的原理來測量待測電阻的阻值。這種方法具有準確度高、靈敏度高等優(yōu)點。測量電阻實驗方法03閉合電路歐姆定律與功率計算閉合電路歐姆定律是指在閉合電路中，電流與電源的電動勢成正比，與電路的總電阻成反比。公式表示為：I=E/(R+r)，其中I為電流，E為電源電動勢，R為外電路電阻，r為電源內阻。閉合電路歐姆定律是電路分析中的重要基礎，用于計算電路中電流、電壓和電阻等物理量。閉合電路歐姆定律內容表述電源內阻概念及影響因素電源內阻是指電源內部存在的電阻，它會消耗一部分電能并轉化為熱能。電源內阻的大小與電源的構造、材料和使用狀態(tài)等因素有關。電源內阻對電路的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：一是使電源的輸出電壓降低，二是限制電路中的電流大小。功率是指單位時間內所做的功，計算公式為：P=UI，其中P為功率，U為電壓，I為電流。功率的單位是瓦特（W）。在直流電路中，功率的計算還可以采用P=I2R或P=U2/R的公式，其中R為電阻。這些公式可以根據(jù)歐姆定律推導得到。功率計算公式及單位最大功率傳輸定理是指在一定的電源電壓和負載電阻條件下，當負載電阻等于電源內阻時，負載上獲得的功率最大。這個定理也稱為阻抗匹配定理。最大功率傳輸定理在電路設計和分析中具有重要意義，例如在音頻放大器、無線電發(fā)射機等電子設備中需要實現(xiàn)最大功率傳輸。最大功率傳輸定理04磁場對電流作用與洛倫茲力伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內；讓磁感線從掌心進入，使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。左手定則將通電導線分為若干電流元，每個電流元在磁場中受到安培力作用，根據(jù)矢量合成法則，求出整體受到的安培力。電流元法磁場對通電導線作用力方向判斷洛倫茲力概念及計算公式洛倫茲力運動電荷在磁場中所受到的力稱為洛倫茲力，即磁場對運動電荷的作用力。計算公式洛倫茲力的大小等于電荷量、磁感應強度和電荷速度的矢量積，即F=qvB，其中F為洛倫茲力，q為電荷量，v為電荷速度，B為磁感應強度。勻速直線運動01當帶電粒子的速度方向與磁場方向平行時，粒子不受洛倫茲力作用，將做勻速直線運動。圓周運動02當帶電粒子的速度方向與磁場方向垂直時，粒子受到洛倫茲力作用，將做勻速圓周運動。螺旋式曲線運動03當帶電粒子的速度方向與磁場方向成一定角度時，粒子將受到洛倫茲力作用，同時受到電場力作用（如果存在電場），將做螺旋式曲線運動。帶電粒子在磁場中運動軌跡分析霍爾效應原理當電流垂直于外磁場通過導體時，在導體的平行于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應。應用霍爾效應可應用于測量磁場、制作霍爾元件、測量電流和電壓等。例如，在汽車工業(yè)中，霍爾效應傳感器被廣泛應用于輪速傳感器、曲軸位置傳感器等；在計算機工業(yè)中，霍爾效應也被用于制作磁盤驅動器的讀寫頭等?；魻栃砑皯?5電容器和電容概念與性質由兩個相互靠近又彼此絕緣的導體組成，中間夾有絕緣介質。電容器基本結構工作原理電容器分類電容器通過充電和放電過程來儲存和釋放電能，其本質是電荷在導體間的積累和移動。根據(jù)介質不同，電容器可分為空氣電容器、紙質電容器、電解電容器等。030201電容器結構和工作原理表示電容器容納電荷本領的物理量，用C表示，單位是法拉（F）。電容定義電容大小與兩極板間的距離、正對面積以及介質有關。距離越小、正對面積越大、介質介電常數(shù)越大，電容越大。影響因素C=εS/4πkd，其中ε為介電常數(shù)，S為正對面積，k為靜電力常量，d為兩極板間距離。電容計算公式電容概念及影響因素123兩極板平行且正對面積相等，介質均勻分布。平行板電容器特點根據(jù)高斯定理和電場強度與電勢差的關系，可以推導出平行板電容器的電容公式C=εS/d。公式推導通過測量兩極板間的距離、正對面積和介質介電常數(shù)，可以計算出平行板電容器的電容值。公式應用平行板電容器公式推導充電過程當電容器與電源相連時，兩極板間形成電勢差，電源將電荷移動到電容器極板上，使電容器帶電量增加。隨著電荷的積累，兩極板間電壓逐漸增大，直到等于電源電壓。放電過程當電容器與負載相連時，兩極板間的電荷通過負載移動，形成電流。隨著電荷的減少，兩極板間電壓逐漸降低，直到電容器完全放電。充放電時間常數(shù)充放電過程的快慢用時間常數(shù)τ表示，τ=RC，其中R為電阻，C為電容。時間常數(shù)越大，充放電過程越慢；反之則越快。電容器充放電過程分析06靜電場和恒定電場比較與聯(lián)系VS由靜止電荷所產生的電場，其電場強度和電勢分布不隨時間變化。恒定電場由恒定電流所產生的電場，其電場強度和電勢分布同樣不隨時間變化，但與靜電場不同的是，恒定電場中電荷在持續(xù)流動。靜電場靜電場和恒定電場概念區(qū)分當一個帶電體靠近另一個導體時，由于電荷間的相互作用，會使導體內部的電荷重新分布，靠近帶電體的一側帶異種電荷，遠離的一側帶同種電荷。靜電平衡時，導體內部的場強處處為零，因此外電場對導體內部不產生任何影響，這種現(xiàn)象稱為靜電屏蔽。利用靜電屏蔽原理可以保護電子設備和人員免受靜電干擾和危害。靜電感應靜電屏蔽靜電感應和靜電屏蔽現(xiàn)象解釋導體兩端存在電壓差，且導體中存在自由移動的電荷。產生條件恒定電流的大小和方向均不隨時間變化，其電場強度和電勢分布也保持恒定。在恒定