第一讲 电流 电阻定律和电功.ppt

第一讲第一讲 电流电流 电阻定律和电功电阻定律和电功一、电流一、电流（（3）定义：通过导体横截面的电量跟）定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电荷量所用时间的比值通过这些电荷量所用时间的比值适用于任何电荷的定向移动形成的电流适用于任何电荷的定向移动形成的电流 (1)形成：电荷的定向移动形成电流形成：电荷的定向移动形成电流（（2）形成电流的条件：有自由电荷；）形成电流的条件：有自由电荷；导体两端存在电压导体两端存在电压(4)定义式：定义式：（（5）对于金属导体有）对于金属导体有 I=nevS （（n为单位体积内的自由电子个数，为单位体积内的自由电子个数，S为导线的为导线的横截面积，横截面积，v为自由电子的定向移动速率，约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远小于电子热运动的平均速率105m/s，，更小更小于电场的传播速率于电场的传播速率3×108m/s），），这个公式只适用于这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用金属导体，千万不要到处套用二、电阻二、电阻 （（1）电阻）电阻表示导体对电流阻碍作用的物理量．表示导体对电流阻碍作用的物理量．（（2）导体电阻：）导体电阻：三、电阻定律三、电阻定律 导导体体的的电电阻阻R跟跟它它的的长长度度l成成正正比比,跟跟它它的横截面积的横截面积S成反比。

成反比 ①① ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率料的电阻率②②纯金属的电阻率小，合金的电阻率大纯金属的电阻率小，合金的电阻率大 ③③材料的电阻率与温度有关系：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金属的电阻率随温度的升高而增大. 铂较明显，可铂较明显，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有些物质当温度接近0K时，电阻率突然减小到零时，电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象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四、电功、电功率四、电功、电功率1、电功：、电功：（（1）实质：电流做功的实质是电场力对）实质：电流做功的实质是电场力对电荷做功电荷做功2）公式：）公式：（任何电路都适用）（任何电路都适用）（（3）若为纯电阻电路，则）若为纯电阻电路，则 电流所做的功电流所做的功W跟完成这些功跟完成这些功所用时间所用时间t的比值叫做电功率。

的比值叫做电功率2)在纯电阻电路中在纯电阻电路中(1)定义：定义：2.电功率电功率:P=UI(任何电路任何电路)d.注意区别注意区别P额定额定和和P实际实际c.单位：单位： 瓦瓦 W 常用单位常用单位: 千瓦（千瓦（kW) 马力马力 1马力马力=735W1.焦耳定律：焦耳定律：四、焦耳定律和电热四、焦耳定律和电热:Q=I2Rt 在电阻元件中在电阻元件中,通过自由电子通过自由电子与离子的碰撞与离子的碰撞,电流做功使电能全电流做功使电能全部转化为内能部转化为内能,产生的热量为：产生的热量为：在纯电阻电路在纯电阻电路:(任何电路任何电路)2.热功率热功率PQ=I2R (任何电路任何电路)在纯电阻电路在纯电阻电路:RPP=PQM电动机电动机PPQP－－PQ求电功率求电功率 P=IU 永远正确永远正确求热求热功率功率 PQ=I2R 永远正确永远正确只有在纯电阻电路中才有只有在纯电阻电路中才有 P=PQ3.电功率电功率P=IU与热功率与热功率PQ=I2R 的的 区别区别电功率电功率:电路中消耗的全部电功率电路中消耗的全部电功率热热功率功率:电路上因发热而消耗的功率电路上因发热而消耗的功率电功率一般大于热功率电功率一般大于热功率,当电路中当电路中只有纯电阻元件时两者相等只有纯电阻元件时两者相等1.一一白白炽炽灯灯泡泡的的额额定定功功率率与与额额定定电电压压分分别别为为36W与与36V。

若若把把此此灯灯泡泡接接到到输输出出电电压压为为18V的的电电源源两两端端，，则灯泡消耗的电功率则灯泡消耗的电功率 （（ ））A. 等于等于36W 　　　　 B. 等于等于18WC. 等于等于9W 　　　　 D. 等于等于6WC五、举例说明五、举例说明2．按照经典的电子理论，电子在金属中运动的情形是．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）（可看作匀加速运动）, ,经加速运动一段距离后，再与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离叫自由程, ,用用l 表示电子运动的平均速度用表示电子运动的平均速度用 表示表示, ,导体单位体积内自由电子的数量为导体单位体积内自由电子的数量为n, ,电子的质量为电子的质量为m, ,电电子的电荷量为子的电荷量为e, ,电流的表达式电流的表达式 。

请证明金属导体的电阻率请证明金属导体的电阻率自由程自由程l电压电压U证明：证明：导体中电流强度的微观表达式为：导体中电流强度的微观表达式为：根据电阻定律：根据电阻定律：根据欧姆定律：根据欧姆定律：自由程内，电子在加速电场作用下，速度从自由程内，电子在加速电场作用下，速度从0增加到增加到v，，由动能定理：由动能定理：又由于又由于可得出电阻率的表达式为：可得出电阻率的表达式为：。