高中物理 第二章 直流电路 第1讲 欧姆定律学案 教科版选修3-1-教科版高二选修3-1物理学案VIP免费

第1讲欧姆定律[目标定位]1.知道形成电流的条件，理解电流的定义式I＝，并能分析相关问题.2.掌握欧姆定律的内容及其适用范围.3.知道导体的伏安特性和I－U图像，并通过描绘小灯泡的伏安特性曲线掌握利用分压电路改变电压的技巧．一、电流1．自由电荷：导体中可自由运动的电荷，称为自由电荷．金属中的自由电荷是自由电子；电解质溶液中自由电荷是可自由运动的正负离子．2．形成电流的条件：导体中有自由电荷、导体内存在电场．3．电流(1)定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷所用时间t的比值．(2)定义式：I＝.(3)单位：国际单位是安培(A)；常用单位还有毫安(mA)和微安(μA)等，1mA＝10－3A，1μA＝10－6A.(4)方向：电流是标量，但有方向．导体内正电荷定向移动的方向为电流方向，即电流方向与负电荷定向移动的方向相反．(5)电流强度的微观解释①如图1所示，导体长为l，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，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.图1②导体AD中的自由电荷总数：N＝nlS．总电荷量Q＝Nq＝nlSq．这些电荷都通过横截面D所需要的时间：t＝．由q＝It可得，导体AD中的电流为I＝＝nqSv，即导体中电流取决于n、q、S、v.4．直流和恒定电流方向不随时间改变的电流叫做直流，方向和强弱都不随时间改变的电流叫做恒定电流．深度思考判断下列说法是否正确，并说明理由．(1)电流有方向，所以说电流是矢量．(2)由于I＝，所以说I与q成正比，与t成反比．答案(1)不正确，电流的计算遵循代数运算法则，所以是标量．(2)I＝是电流的定义式，电流与q无正比关系，与t无反比关系．例1在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图2所示．如果测得2s内分别有1.0×1018个正离子和1.0×1018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？电流为多大？图2解析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e＝1.60×10－19C．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做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．I＝＝＝A＝0.16A.答案由A指向B0.16A对金属来讲，是自由电子的定向移动，q为通过横截面的自由电子的电荷量．对电解质溶液来讲，是正、负离子同时向相反方向定向移动，q为正、负离子电荷量的绝对值之和．例2铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为e，今有一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I时，电子定向移动的平均速率为()A．光速cB.C.D.解析设电子定向移动的速率为v，那么在t秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vt·S中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtSρ，摩尔数为，自由电子数为，所以电荷量q＝，由I＝＝得v＝，故D对，A、B、C错．答案D(1)电流的微观表达式I＝nqSv，其中n为单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷的电荷量，S为导体的横截面积，v为自由电荷定向移动的速率．即从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关．(2)区别三种速率：①电子定向移动的速率：电流就是由电荷的定向移动形成的．电流I＝nqSv中的v就是电荷定向移动的速率，大小约为10－5m/s.②电子热运动的速率：导体内部电子在不停地做无规则运动，不能形成电流，大小约为105m/s.③电流传导的速率：等于光速．二、欧姆定律电阻1．电阻(1)定义：电压U和电流I的比值是一个跟导体本身性质有关的量，我们称之为电阻．(2)定义式：R＝．(3)单位：国际单位制：欧姆，简称欧，符号是Ω.常用单位还有千欧和兆欧等，1kΩ＝103Ω；1MΩ＝106Ω.2．欧姆定律(1)通过电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比．(2)公式：I＝.(3)适用条件：适用于金属和电解质溶液导电，不适于气体和半导体．深度思考导体两...