高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3_2 研究电流、电压和电阻课件 沪科版选修3-1
35页1、,第3章,学案2 研究电流、电压和电阻,目标定位 1.掌握电流的定义及定义式,能应用电流的表达式进行有关计算. 2.理解电路中的电压与电势降落的关系,掌握电路中电势变化的规律. 3.知道电阻的形成原因,理解金属电阻与温度的关系,内容索引,知识探究,达标检测,知识探究,1,一、电流,1.如图1所示,盐水中可以形成电流,盐水中电流方向是怎样的呢?,答案,在电场中,盐水中正电荷Na向左移动,形成向左的电流,负电荷Cl向右移动,形成向左的电流,故盐水中电流方向向左,图1,2.如图2所示,AD表示粗细均匀的一段长为l的导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q.试证明:导体内的电流可表示为InqSv.,答案,图2,1.电流:流过导体某一横截面的电荷量Q跟所用时间t的比值. (1)定义式:I_ (2)单位: ,符号 ;常用的电流单位还有:毫安(mA)、微安(A). 1 A mA;1 A A (3)方向:规定 定向移动的方向为电流的方向,则负电荷定向移动的方向与电流方向 .,安培,A,103,10
2、6,正电荷,相反,2.电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反,但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的,应用I 时,Q为正电荷的总电荷量和负电荷总电荷量的 . 3. 从微观上看,电流I ,即I决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量q、自由电荷 ,导体的横截面积S.,绝对值之和,nqSv,定向移动速率v,4.三种速率的比较 (1)电子定向移动速率:电子在金属导体中的平均运动速率v,也是公式InqSv的v,大小约为105 m/s. (2)电流的传导速率:电流在导体中的传导速率等于光速,为 m/s.闭合开关的瞬间,电路中各处以光速建立电场,电路中各处的自由电子几乎同时定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流. (3)电子热运动速率:电子做无规则热运动的速率,大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等,故此运动不能形成电流.,3108,答案,不对,电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则,所以电流不是矢量而是标量.,有的同学说:“电流有方向,电流就是矢量”对吗?,例1 在某种带有一价离子的水溶液中,正、负离子在做定向移动,方向如图3所示.如果测得2 s内分别有1
3、.01018个正离子和1.01018个负离子通过溶液内部的横截面M,则溶液中电流的方向如何?电流多大?,答案,解析,由A指向B 0.16 A,图3,水溶液中导电的是自由移动的正、负离子,它们在电场的作用下向相反方向定向移动.电学中规定,电流的方向为正电荷定向移动的方向,所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同,即由A指向B. 每个离子的电荷量是e1.61019 C.该水溶液导电时负离子由B向A运动,负离子的定向移动可以等效看作是正离子反方向的定向移动.所以,一定时间内通过横截面M的电荷量应该是正、负两种离子电荷量的绝对值之和.,例2 铜的摩尔质量为m,密度为,每摩尔铜原子有n个自由电子,今有一根横截面积为S的铜导线,当通过的电流为I时,电子平均定向移动速率为,答案,解析,假设电子定向移动的速率为v,那么在t时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS中的自由电子数,而体积为vtS的铜的质量为vtS,,二、电路中电势变化的规律 欧姆定律,如图4所示,用多用电表测量R1、R2未接入电路时的电阻值,闭合开关,用多用电表的电压挡测量ab、bc、ac的电势差,用电流挡测量线路的电流,
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