选修3-1第七章恒定电流本章概览1.本章主要是对电路中的根本概念、规律的掌握，各种电路的实际应用和各种物理量的测量。2.本章要求学生尝试识别常见的电路元件、知道各种电表的使用及了解其工作原理、熟悉各物理量的意义和它们间的关系、会分析各种电路的连接方法、了解常见的门电路和集成电路。3.本章是每年高考中必考内容之一，常以实验题形式出现，是考察考生分析、推理、创新思维能力的有效知识载体。第一课时欧姆定律电功和电功率4/4考点剖析【教学要求】1．认识电流，知道电流的各种计算方法。2．理解欧姆定律、知道电功电功率的概念，并能进展有关计算。【知识再现】一、电流1．电流：电荷的移动形成电流．人为规定定向移动的方向为电流的方向。2．电流的形成条件：①要有能的电荷。②导体两端必须有。3．电流强度：通过导体横截面的跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫电流强度，简称电流．即I=q/t二、电阻、电阻定律1．电阻：表示导体对作用大小的物理量．其定义式为R。电阻与电压和电流强度无关．2．电阻定律：在温度不变的情况下，导体的电阻跟它的成正比，跟它的成反比，其表达式为R=。3．电阻率：反映的物理量，其特点是随温度的改变而变化，材料不同，电阻率一般不同。4．半导体与超导体：有些材料，它们的导电性能介于和之间，且电阻随温度的升高而减小，这种材料称为。有些材料，当它的温度降到附近时，电阻突然变为零，这种现象叫．能够发生超导现象的物质称为。材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的。三、局部电路欧姆定律1．局部电路欧姆定律：导体中的电流跟它两端的成正比，跟它的成反比．其表达式为I=。2．欧姆定律的适用范围：、(对气体导电不适用)和(不含电动机及电解槽的电路)．3．导体的伏安特性：导体中的电流I和电压U的关系可以用图线表示．用纵坐标表示、横坐标表示，画出的I一U图线叫做导体的伏安特性曲线。伏安特性曲线为直线的元件叫做元件，伏安特性曲线不是直线的元件叫做元件(如气体、半导体二极管等)。四、电功和电热1．电功：W＝＝。2．电热：计算公式Q＝，此关系式又称为焦耳定律．3．电功和电热的关系：在纯电阻电路中，W＝Q；在非纯电阻电路中，W>Q．王、电功率和热功率1．电功率，单位时间内电流所做的功，即P＝。此式适用于一切电路．2．热功率：单位时间内电阻产生的热量，即PQ＝4/4\n重点突破知识点一电流概念的理解电流定义式为I=q/t，微观量表达式为：I=mesv．【应用1】在如以下图的电解池中，测得在5s内共有7．5C正电荷和7．5C的负电荷通过电解池的竖直截面OO′，那么电路中电流表指示的读数应为()A．0B．1．5AC．3AD．7．5A导示:由电流强度的根本概念可知：如果对某一截面S，从左方通过的电荷量为正电荷q，而从右方通过的电荷量为负电荷一q，那么通过截面的电荷量应为2q，如果从两个相反方向同时穿过截面的电荷都是正电荷时，那么总电荷量是它们电荷量值相减。综合以上信息求解：电解液导电与金属导体导电不同。金属导体中的自由电荷只有自由电子，而电解液中的自由电荷是正、负离子，应用I＝q／t计算时，Q应是同一时间内正、负两种离子通过某横截面积的电荷量的绝对值之和。这是应用I＝Qt的关键。知识点二电伏安性曲线电阻恒定不变的导体，它的伏安特性曲线是直线，如图中a，b所示．直线的斜率等于电阻的倒数，斜率大的电阻小。电阻因外界条件变化而变化的导体，它的伏安特性曲线是曲线，如图中曲线c所示．曲线c的斜率随电压的增大逐渐增大，说明导体c的电阻随电压的升高而减小．【应用2】如图甲为某一热敏电阻(电阻随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I—U关系曲线图。在图乙所示的电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1＝250Ω，由热敏电阻的I一U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为V，电阻R2的阻值为Ω。导示:流过电阻R1的电流为I1=U/R1=36mA，那么流过R2和热敏电阻的电流为34mA，由热敏电阻的I一U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为5.3V，电阻R2两端的电压为3.7V，所以R2=U2/I2=109Ω。知识点三电功电热的计算1．纯电阻电路：如果电流通过某个电路时、它所消耗的电能全部转化为内能，如电炉、电烙铁、白炽灯，这种电路叫做纯电阻电路．在纯电阻电路中：电能全部转化为内能，电功和电热相等，电功率和热功率相等．2．非纯电阻电路：如果电流通过某个电路时，是以转化为内能以外的其他形式的能为目的，发热不是目的，而是难以防止内能损失．如电动机、电解槽、给蓄电池充电等，这种电路叫做非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电路消耗的电能W＝UIt分为两局部，一大局部转化为其他形式的能；另一局部转化为内能Q＝I2Rt．此时有W＝UIt＝E其它+Q，故UIt>I2Rt．此时电功只能用W＝UIt计算，电热只能用Q＝I2Rt计算．【应用3】(08诸城期中)某同学在实验中将一直流动机接到6V的直流电源上，闭合开关，发现电动机不转，立即断开开关。为查出原因，他将电动机、电流表、阻值为5的电阻串联后接到原来的电源上，闭合开关后，电动机并没有转动，这时电流表读数为1A，检查发现电动机的轴被卡住了。排除故障后，将电动机重新接到6V的直流电源上带动负载转动，测得电动机做机械功的功率为5W，求此时通过电动机线圈的电流为多大？4/4\n导示:设电动机线圈电阻为，5的电阻为，那么检查故障时电动机线圈阻值=6－=6－5=1设电动机转动时通过线圈的电流为代入数据解得方法探究类型一电路的等效简化【例1】(07江苏大市调测试题)如以下图，电源电动势为E，内阻为r．当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P位于中点位置时，三个小灯泡L1、L2、L3都正常发光，且亮度相同，那么（）A．三个灯泡的额定功率相同B．三个灯泡的额定电压相同C．三个灯泡的电阻按从大到小排列是L1、L3、L2D．当滑片P稍微向左滑动，灯L1和L3变暗，灯L2变亮导示:三个灯泡L1、L2、L3都正常发光时，亮度相同，说明三个灯泡的额定功率相同。简化电路如以下图，L1两端电压最大，说明它的电阻最大。L2的电流比L3大，说明L3的电阻比L2大。当滑片P稍微向左滑动，电路总电阻增大，路端电压变大，L1变亮，L2变暗，L3变亮。应选AC。此题中，首先要作出等效电路图，才能对电路进展分析。作等效电路图的常用方法有：直观法、结点元件跨接法等等，同学们应进展反复练习，以提高自己这方面的能力。类型二恒定电路与电场综合问题【例2】如以下图的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间距离。电源电动势，内电阻，电阻。闭合开关S。待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度竖直向上射入板间。假设小球带电量为，质量为，不考虑空气阻力。那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？此时，电源输出功率是多大？（取）导示：设q恰能到达A极、两极电压为Up，那么（1），∴（2）成功体验1．(07江苏大市调测试题)一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U的关系图象如图（a）所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个用电器消耗的电功率相同，现将它们连接成如图（b）所示的电路，仍接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，它们之间的大小关系是（）A．P1=4P2B．P1>4P2C．PD>P2D．PD<P22．（07重庆卷）.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图图，在翻开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为4/4\n10A,电动机启动时电流表读数为58A,假设电源电动势为12.5V，内阻为0.05Ω,电流表内阻不计，那么因电动机启动，车灯的电功率降低了（）A.35.8WB.43.2WC.48.2WD.76.8W3.（07自由程l电压U苏北五市调研）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，而自己的动能降为零，然后在电场的作用下重新开场加速运动（可看作匀加速运动），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离叫自由程，用表示。电子运动的平均速度用表示，导体单位体积内自由电子的数量为n，电子的质量为，电子的电荷量为，电流的表达式I=nes。请证明金属导体的电阻率=。答案:1．D2．B3.证明：导体中电流强度的微观表达式为：I=nes根据电阻定律：R=根据欧姆定律：R=自由程内，电子在加速电场作用下，速度从0增加到，由动能定理：qU=又由于，可得出电阻率的表达式为：=4/4
