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文檔簡介
電源和電流下列導體是否產生了電流?并說明理由.問題1-A++++++++_B_______--電源---A++++++++_B_______-----不產生電流產生瞬間電流產生持續電流產生電流的條件:導體兩端存在電勢差電源能夠保持導體兩端的電勢差,使電路有持續的電流.導體內的電場線和導線平行勻強電場E0MN導線中的電場--+A+++++++___B_____電源FMNE0E0E′
MNE導線內很快形成沿導線方向的電場10-9sFnFt導體中的電場思考:我們在上一章中曾經得出結論:在靜電平衡時,導體內部的場強為零,導體上任意兩點之間的電勢差為零(等勢體).這與我們現在的說法有矛盾嗎?為什么?恒定電場由運動電荷形成,導體中E不為零;靜電場由靜止電荷形成,平衡時導體內E為零激發恒定電場的運動電荷之間分布不隨時間而變,場的分布也不隨時間而變,與靜電場無異。故電勢、電勢差等概念、E與U之關系等仍適用。恒定電流1.大小、方向都不隨時間變化的電流2.表示電流的強弱程度的物理量3.大小:通過導體橫截面的電量q跟通過這些電量所用時間t的比值叫做電流.公式:I=q/t4.方向:正電荷定向移動的方向電流是標量.它的運算不遵循平行四邊形定則.練習1關于電流,下列說法正確的是A.通過截面的電荷量多少就是電流的大小B.在導體中,只要自由電荷在運動,就一定會形成電流C.導體兩端沒有電壓就不能形成電流D.電流的方向就是電荷定向移動的方向E.如果導體中產生了電流,導體內部場強可能為零【C】練習2某電解電池中,若在2s內各有1.0×1019個二價正離子和2.0×1019個一價負離子相向通過某截面,那么通過這個截面的電流多大?3.6A練習3半徑為R的橡膠圓環均勻帶正電,總電荷量為Q,現使圓環繞中心軸線以角速度ω勻速轉動,則由環產生的等效電流應有A.若ω不變而使電荷量Q變為原來的2倍,則電流也將變為原來的2倍
B.若電荷量不變而使ω變為原來的2倍,則電流也將變為原來的2倍C.若使ω、Q不變,將橡膠環拉伸,使環半徑增大,電流將變大D.若使ω、Q不變,將橡膠環拉伸,使環半徑增大,電流將變小【AB】電流的微觀表述在橫截面積為S的均勻直導線中,當電場方向自右向左時,電子定向移動的方向如何?已知導體內單位體積的自由電子數為n,電子定向移動的平均速度為v,則導體內的電流多大?------------------------v
tI=nqSv練習4在顯像管的電子槍中,從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進入電壓為U的加速電場,設其初速度為零,經加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束。已知電子的電荷量為e、質量為m。求在剛射出加速電場時,一小段長為△L的電子束內電子個數是多少?練習5橫截面為1mm2的銅導線中通過1.0A的電流.銅在單位體積中的自由電子數為8.5×1028m-3,電子的電荷量為1.6×10-19C.1.計算自由電子定向移動的速率.2.設電燈到電源的距離為1.0m,自由電子從電源定向移動到電燈需要多長的時間?1.7.4×10-5m/s2.3.75h電子定向移動的速率是電流速率嗎?思考與討論電子的定向運動速率很小,為什么閉合開關時電路中的電燈立刻就亮了呢?電路接通時電燈中的電流并不是電源中的自由電子流了過來產生,而是燈絲內部的自由電子的定向移動產生的。開關斷開時,燈絲中場強為零,沒有電流;開關閉合,電源和電路中的導線及其它元件上的電荷迅速重新分布,在電路中各部分瞬間形成恒定電場,其速度為電磁波的傳播速度。在恒定電場的作用下,電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向移動,所以開關一閉合,電燈立刻就亮了。電子定向移動的速率約10-5m/s電子熱運動的平均速率105m/s電場的傳播速率3×108m/s三種速率的比較歐姆定律歐姆定律導體中的電流I跟導體兩端的電壓U成正比.
I=kUUI+-U/I的意義是什么?1.對于給定的導體,比值U/I為定值.2.對于不同的導體,比值U/I一般不同,由導體本身決定.3.比值U/I越大,說明什么?
比值U/I越大,導體對電流的阻礙作用越大.R=U/I叫做導體的電阻.UI+-電阻1.定義:導體兩端的電壓U與導體中的電流I的比值.
R=U/I(定義式)2.單位:歐姆(
,1=1V/A)比值定義法思考與討論導體電阻的大小與哪些因素有關?應該如何研究電阻與這些因素的關系?怎樣測量導線的長度l與橫截面積S?導線長度l、橫截面積S、導線材料012345678910控制變量法實驗方案同種材料的導體,其電阻與它的長度l成正比,與它的橫截面積S成反比;導體電阻與構成它的材料有關。1.內容:同種材料的導體,其電阻R與它的長度L成正比,與它的橫截面積S成反比;導體電阻與構成它的材料有關.2.表達式:(4)金屬的電阻率隨溫度的升高而增大3.電阻率:(3)純金屬的電阻率小,合金的電阻率大(1)反映材料導電性能的物理量(2)單位:歐姆·米Ω·m
電阻定律1.金屬導體
:10-8·m-10-6
·m2.絕緣體
:108·m-1018
·m3.半導體
:10-5·m-106
·m練習1A、B兩根完全相同的金屬裸導線,如果把導線A均勻拉長到原來的2倍,導線B對折后結合起來,然后分別加上相同的電壓,則1.它們的電阻之比RA:RB=
.2.相同的時間內通過它們橫截面的電荷量之比qA:qB=
.16:11:16練習2圖為兩個由相同長度和材料制成的電阻絲A和B對應的U-I圖線,由此可知A、B的1.電阻之比RA:RB=
.2.橫截面積之比SA:SB=
.I/AoU/VAB3006003:11:3伏安特性曲線導體中的電流I和電壓U的關系圖線叫伏安特性曲線.導體A、B的電阻分別為RA=5
,RB=10.試在同一坐標系中畫出它們的I-U圖線.AB2110oU/VI/A515C線性元件和非線性元件UIo伏安特性是直線的電學元件叫做線性元件.伏安特性是曲線的電學元件叫做非線性元件.UIo二極管1.符號.2.單向導電性.+-歐姆定律的適用范圍1.歐姆定律適用于金屬、電解液導體等線性元件.2.歐姆定律不適用于氣態導體、晶體管等非線性元件.思考與討論bR2hahR1電流方向R1=R2
電流與電阻一.電流1.定義式I=q/t(A)2.微觀表達式I=nqvS二.電阻1.定義式R=U/I(
)2.決定式R=l/S練習3同一半圓形金屬片,如圖所示,從不同方向測量其電阻(1)Ra、Rb是否相等?(2)如果不等,Ra、Rb誰大?Ra、Rb比值多大?(1)不等(a)又短又“胖”,(b)又長又“瘦”;Ra<Rb(2)若1/4圓形金屬片電阻為R0,則(a)為兩R0并聯,Ra=R0/2;(b)為兩電阻串聯,Rb=2R0,所以Ra:Rb=1:4電阻的串并聯思考與討論串聯電路的電流、電壓和等效電阻分別有什么特點?并聯電路呢?R1R2R30123R1R2R31023U=U1+U2+U3I0=I1=I2=I3=II0=I1+I2+I3=IU=U1=U2=U3R=R1+R2+R31/R=1/R1+1/R2+1/R3練習1圖示電路由8個不同的電阻組成,已知R1=12
,其余電阻阻值未知,測得A、B間的總電阻為4
.今將R1換成6
的電阻,則A、B間的總電阻變為
歐.ABR1R03
如圖所示,試判斷進行如下操作時,AB間總電阻如何變化:(1)當S閉合時,AB間總電阻變大還是變小?(2)S閉合后,再將滑動變阻器的滑片向右移動,則AB間總電阻變大還是變小?ABR1R2S練習21.變小2.變大練習3如圖電路,電阻R1、R2、R3阻值為1
,R4、R5阻值為0.5
,ab端輸入電壓為U=5V.1.當cd端接入電流表時,示數多大?2.當cd端接入電壓表時,示數多大?1A5/3VR1R4R3acR5R2bd練習4如圖所示,U=6V,R1=R2=4
,R3=R4=2
,電流表電阻不計,求1.電流表A1示數.2.電流表A2示數.1.5A1.0AU練習5R1=4
,R2=12
,R3=2
.當在AB兩端加上電壓U后,求1.通過三個電阻的電流比I1:I2:I3.2.三個電阻兩端電壓比U1:U2:U3.3.三個電阻消耗的功率之比.R1R2R3ABI1I2I33:1:43:3:29:3:8電功電功率問題1設導體兩端所加電壓為U,電流為I,在t時間內電場力做多少功?電功和電功率1.電功W=UIt(J,1J=1V·C)2.電功率P=W/t=UI(W,1W=1J/C)問題2圖為用直流電動機提升重物的裝置示意圖.電壓恒為U=110V,電路中的電流I=5A,不計各處摩擦.求1.10s內電流做功.2.10s內電動機線圈產生的內能.UI1.W=UIt=5500J2.Q=I2Rt<UIt焦耳熱和熱功率1.焦耳熱(焦耳定律)Q=I2Rt2.熱功率P=Q/t=I2R思考與討論下列實例中電流做功,電能分別轉化為什么能?1.電流通過電熱器2.電流通過電解槽3.電流通過電動機1.電能→內能2.電能→化學能+內能3.電能→機械能+內能純電阻電路與非純電阻電路純電阻電路電能→內能非純電阻電能→其它能+內能電功率與熱功率電功率熱功率P=IUP=I2R當用電器是純電阻時(I=U/R),消耗的電能全部轉化為熱能P=IU=I2R=U2/R=P熱當用電器不是純電阻時(I≠U/R),消耗的電能大于轉化的內能
P=IU>P熱=I2R例題圖為用直流電動機提升重物的電路.重物質量m=50kg,電動機內阻為r=5.0
,電阻R=10
,直流電壓U=160V,電壓表示數為110V.求電動機的:1.輸入功率.2.輸出的機械功率.3.勻速提升重物速度.MVRU1.P=UI=550W2.P出=UI-I2r=450W3.v=0
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