恒定电流的基本概念.课件.ppt

恒定电流的基本概念与规律恒定电流的基本概念与规律一、电流一、电流1 1．定义：．定义：电荷的定向运动即电流． 2 2．条件：．条件：导体两端有电压． (1)导体提供大量的自由电荷．金属导体中的自由电荷是自由电子，电解液中的自由电荷是正、负离子．(2)导体两端加电压就在导体中建立了恒定电场．(3)形成了恒定电场以后电荷就在电场力的作用下开始定向移动．说明：理解导线中的电场时要注意： ①产生稳恒电流的电路中的电场是合电场(E)．它由两部分组成：一是电源的电场(E0)；二是导线两侧的堆积电荷的电场(E′)． ②稳恒电流的电路中的电场是恒定电场，因为电路中的电荷分布是稳定的，但不是静态的绝对稳定，而是动态稳定．就电路中任一微元来讲，流走多少电荷，就补充等量的电荷，所以由电荷形成的电场也是稳定的．3 3．电流的．电流的大小大小——电电流强度（简流强度（简称称电流）电流）. . (1) 定义式：说明：在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I＝q/t计算电流强度时q应引起注意．(2)宏观决定式： I=U/R (3)微观决定式： I＝nqSv说明：说明：①n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．②金属导电的微观解释中，有三个速率不可混淆：a．自由电子热运动的平均速率．．自由电子热运动的平均速率．b．．自自由由电电子子定定向向移移动动的的速速率率．．定定向向移移动动速速率率约约10－－5m/s，，远远小小于于自自由由电电子子热热运运动动的的平平均均速速率率105m/s，更小于电场的传播速率，更小于电场的传播速率3×108m/s，，c．电场的传播速率．．电场的传播速率．(等于光速等于光速) ③公式只适用于金属导体，千万不要到处套用．(4)国际单位：安培(A)　1A＝103mA＝106μA4 4．．电电流流的的方方向向：：规定正电荷定向移动的方向为电流方向．5 5．电流是标量．．电流是标量．6 6．．电电流流的的分分类类：：方向不随时间变化的电流叫直流，方向随时间变化的电流叫交流，大小方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流．二、二、电源电动势电源电动势电源是将其他形式的能转化成电能的装置．1．电源电动势(1)物理意义：表示电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的本领大小．(2)定义：在电源内部非静电力所做的功W与移送的电荷量q的比值，叫电源的电动势，用E表示．定义式为：E＝W/q.注意：①电动势的大小由电源中非静电力的特性(电源本身)决定，跟电源的体积、外电路无关． ②电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功． ③电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压．2．电源(池)的几个重要参数(1)电电动动势势：：它它取取决决于于电电池池的的正正负负极极材材料料及及电电解解液液的化学性质，与电池的大小无关．的化学性质，与电池的大小无关．(2)内阻内阻(r)：：电源内部的电阻．电源内部的电阻．(3)容容量量：：电电池池放放电电时时能能输输出出的的总总电电荷荷量量．．其其单单位位是：是：A·h，，mA·h.注注意意：：对对同同一一种种电电池池来来说说，，体体积积越越大大，，容容量量越越大大，，内内阻阻越越小小．．如如1号号电电器器与与5号号电电池池：：电电动动势势一样，但一样，但1号的容量大，内阻小．号的容量大，内阻小．3．电动势与电势差(1)电势差：U＝W/q，单位：V说明：E＝W/q中的W表示非静电力做功W非；U＝W/q中的W表示静电力做功W电．在电源外部的电路中，是静电力对自由电荷做正功，电流由电源的正极流向负极，沿电流方向电势降低；而在电源内部是电荷受的非静电力克服静电力做功，电流由负极流向正极，沿电流电势升高．(2)电动势和电压：这两个物理量虽然有相同的单位和相类似的计算式，而且都是描述电路中能量转化的物理量，但在能量转换方式上有着本质的区别：电动势是表示电源内非静电力做功，将其他形式的能量转化为电能本领的物理量；而电压是描述电能转化为其他形式能量的物理量．三、三、电阻和电阻率电阻和电阻率1．电阻定义：导体两端的电压与通过导体中的电流的比值叫导体的电阻．定义式：R＝U/I，单位：欧姆（欧） 符号：Ω.2．电阻决定式(电阻定律)：适用条件：粗细均匀的导线；浓度均匀的电解液．3．电阻意义：反映了导体的导电性能，即导体对电流的阻碍作用．说明：电阻是导体本身的属性，跟导体两端的电压及通过电流无关．4．电阻率定义式 ，单位：Ω·m.意义：反映了材料的导电性能．5．电阻率说明：(1)有些材料的电阻率随温度升高而增大(如金属)；有些材料的电阻率随温度升高而减小(如半导体和绝缘体)；有些材料的电阻率几乎不受温度影响(如锰铜)．(2)半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，而且电阻随温度的增加而减小，这种材料称为半导体．特性：光敏特性、热敏特性和掺杂特性．可制作光敏电阻和热敏电阻．(3)超导体：某些物质在温度降到绝对零度附近时，电阻率突然降到几乎为零的现象．这种现象叫超导现象，处于这种状态下的导体叫超导体．四、部分电路欧姆定律和伏安特性曲线四、部分电路欧姆定律和伏安特性曲线1．部分电路欧姆定律(1)内容：通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比．(2)表达式： (3)适用条件：金属或电解液导电．金属或电解液导电．2．理解伏安特性曲线的意义图图象象物理意物理意义义部分部分电电路欧姆定律路欧姆定律U－－I图图象象①①反映反映U和和I的正比关的正比关系系②②k＝＝R伏安特性曲伏安特性曲线线I－－U图图象象①①反映反映导导体的伏安特体的伏安特性性3. 运用伏安特性曲线求电阻应注意的问题图图7－－1－－3(单选单选)小灯泡通小灯泡通电电后其后其电电流流I随所加随所加电压电压U变变化的化的图线图线如如图图7－－1－－4所示，所示，P为图线为图线上一点，上一点，PN为图线为图线在在P点的切点的切线线，，PQ为为U轴轴的垂的垂线线，，PM为为I轴轴的垂的垂线线，，则则下列下列说说法中法中错误错误的是的是 (　　　　)．．高考佐证高考佐证图图7－－1－－4D．．对应对应P点，小灯泡的功率点，小灯泡的功率为图为图中矩形中矩形PQOM所所围围的面的面积积答案　答案　C五、电功和电热五、电功和电热1．电功：电流所做的功，计算公式为W＝UIt.(适用于一切电路)，考虑到纯电阻电路中有U＝IR，所以还有W＝I2Rt＝U2t/R(适用于纯电阻电路)．　　2.电热：电流通过导体时，导体上产生的热量．计算公式为Q＝I2Rt(适用于一切电路)，考虑到纯电阻电路中有U＝IR，所以也有Q＝UIt＝U2t/R＝I2Rt(适用于纯电阻电路)．3．电功与电热的关系(1)纯电阻电路：电流做功将电能全部转化为热能，所以电功等于电热Q＝W.(2)非纯电阻电路：电流做功将电能转化为热能和其他形式的能(如机械能、化学能等)，所以电功大于电热，由能量守恒可知W＝Q＋E其他或UIt＝I2Rt＋E其他 4．电功率：单位时间内电流做的功．计算公式P＝W/t＝UI(适用于一切电路)，对于纯电阻电路P＝I2R＝U2/R.5．热功率：单位时间内电流通过导体时产生的热量．计算公式P＝Q/t＝I2R(适用于一切电路)，对于纯电阻电路还有P＝UI＝U2/R.6．电功率与热功率的关系：纯电阻电路中，电功率等于热功率．非纯电阻电路中，电功率大于热功率．7．额定功率和实际功率：用电器正常工作时所消耗的功率叫额定功率．当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额＝U额I额.如果加在用电器两端的电压小于额定电压时，用电器所消耗的功率(实际功率)就小于额定功率．六六、串、并、串、并联电路联电路电路串联电路(P、U与R成正比)并联电路(P、I与R成反比)电阻关系R串＝R1＋R2＋R3＋……1/R并＝1/R1＋1/R2＋1/R3＋……电流关系I总＝I1＝I2＝I3＝……I并＝I1＋I2＋I3＋……电压关系U总＝U1＋U2＋U3＋……U总＝U1＝U2＝U3＝……功率分配P总＝P1＋P2＋P3＋……P总＝P1＋P2＋P3＋……说明：说明：1、串联电路的总电阻大于任何一个分电阻，并联电路的总电阻小于任何一个支路的电阻；2、不论串联还是并联还是混联，当电路中某支路电阻增大时，则总电阻也增大，反之亦然；3、串联电路才串联一个电阻，总电阻变大；并联电路再并联一个电阻总电阻变小。