课时1 部分电路的欧姆定律 焦耳定律
一、电流、电源、电动势 1.电流
(1)定义:电荷的定向移动形成电流。 (2)方向:规定为正电荷定向移动的方向。 (3)三个公式:①定义式I=。②决定式I=2.电源
通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置。 3.电动势
(1)定义:电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 (2)表达式:E=
W。 qqtU。③微观式I=neSv。 R(3)物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量。 二、电阻、电阻率、欧姆定律 1.电阻:R=
U。 I(1)物理意义:导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小,R越大,阻碍作用越大。 (2)电阻定律:同种材料的导体,其电阻与它的长度成正比,与它的横截面积成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关。表达式R=?2.电阻率 (1)计算式:ρ=R
S。 ll。 S(2)物理意义:反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性。 (3)电阻率与温度的关系
①金属:电阻率随温度的升高而增大。 ②半导体:电阻率随温度的升高而减小。
③超导体:当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小为零成为超导体。 3.欧姆定律
(1)内容:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。 (2)公式:I=
U。 R(3)适用范围
①金属导电和电解液导电(对气体导电不适用)。 ②纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)。 三、电功、电功率、焦耳定律 1.电功
(1)实质:电流做功的实质是电场力对电荷做正功,电势能转化为其他形式的能的过程。 (2)公式:W=qU=UIt,这是计算电功普遍适用的公式。 2.电功率
(1)定义:单位时间内电流做的功叫电功率。 (2)公式:P=
W=UI,这是计算电功率普遍适用的公式。 t3.焦耳定律
电流通过电阻时产生的热量Q=IRt,这是计算电热普遍适用的公式。 4.热功率
(1)定义:单位时间内的发热量。 (2)表达式:P=
Q2
=IR。 t2
考点一 电流、电源和电动势
1.电流:通过导体横截面的电荷量q与通过这些电荷量所用时间t的比值,叫做电流,即I=。 说明:(1)电荷的定向移动形成电流。
(2)在国际单位制中,电流的单位是安培,简称安,符号是A。 更小的单位还有毫安(mA)、微安(μA),1 A=10 mA=10 μA。
(3)物理学上规定,正电荷定向移动方向为电流的方向,所以,电流方向与负电荷定向移动方向相反。
(4)电流虽然有方向,但电流不是矢量,是标量。
2.电源:电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 说明:(1)电源的作用是使电路中保持持续的电流。 (2)电源有正、负两个极。
3.电动势:在电源内部从负极到正极移送正电荷非静电力所做的功W跟被移送电荷量q的比值
3
6
qt叫做电源的电动势,其表达式为E=
W。 q说明:(1)在国际单位制中,电动势的单位是伏特,简称伏,符号是V。 (2)电动势是标量,只有大小,没有方向。
(3)物理意义:电动势是描述电源把其他形式的能转化为电势能的本领的物理量,是电源的重要参数。
(4)电源电动势由电源中非静电力的特性决定,跟电源的体积无关,也跟外电路无关。 4.电源的内阻:电源内部也由导体组成,所以也有内阻,这个电阻叫做电源的内阻。 说明:(1)电源内阻也是电源的重要参数。
(2)电源内阻会发生变化,干电池用久了,电源的内阻会增大。
[典例1] 如图所示为一块手机电池背面上的一些标示,下列说法正确的是( )
A.该电池的容量为500 C
B.该电池工作时的输出电压为3.6 V
C.该电池在工作时允许通过的最大电流为500 mA D.若待机时的电流为10 mA,理论上可待机50 h
解析:由电池上的标示数据可知,该电池的容量为500 mA·h=500×10×3 600 C=1 800 C,故A错误;3.6 V 是电池的电动势,不是输出电压,故B错误;电池的容量是500 mA·h,不表示该电池在工作时允许通过的最大电流为500 mA,故C错误;若待机时的电流为10 mA,理论上可待机时间t==答案:D
变式1:太阳能电池已经越来越多地应用于我们生活中,有些太阳帽前安装的小风扇就是靠太阳能电池供电的。可以测得某太阳能电池可产生0.6 V的电动势,这表示( A ) A.电路中每通过1 C电荷量,太阳能电池把0.6 J的太阳能转变为电能 B.无论接不接入外电路,太阳能电池两极间的电压都为0.6 V C.太阳能电池在1 s内将0.6 J的太阳能转变为电能
D.太阳能电池将太阳能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)将化学能转化为电能的本领大
qI500mA?h=50 h,故D正确。
10mA-3
解析:电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷从电源内部的负极移到正极所做的功,即把太阳能转化为电能的多少,而不是在1 s内转变的电能。电动势越大,说明电源将其他形式的能转化为电能的本领越大,故选项A正确,C,D错误;电源在不接入电路时,两极间的电压大小等于电动势大小,接入电路后,路端电压要小于电动势,故B错误。 考点二 电阻、电阻率 1.表达式为R=ρ
l,比例系数ρ叫做材料的电阻率,反映了材料的导电性能。与导体的材料有S关,与导体的长度、横截面积无关。
2.电阻率往往随温度的变化而变化。金属的电阻率随温度的升高而增大,有些合金如锰铜、镍铜合金,电阻率几乎不受温度变化的影响。 3.表达式R= Ul与R=ρ的区别 ISR=U IR=ρl S电阻的定义式 给出了导体电阻测量的一种方法:区伏安法 别 适用于纯电阻元件 等离子体 联R=ρ可以求出ρ 电阻的决定式 给出了测导体的电阻率的一种方法,测出R,l,S就适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、lU是对R=的进一步说明,即导体的电阻与U和I无关,而是取决于导体本身的材SI系 料、长度和横截面积 [典例2] (多选)如图所示,R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体,但R1的尺寸比R2的尺寸大。在两导体上加相同的电压,通过两导体的电流方向如图,则下列说法中正确的是( )
A.R1中的电流小于R2中的电流 B.R1中的电流等于R2中的电流
C.R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率 D.R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率
解析:设正方形表面的边长为L,导体厚度为d,则I=
UdULL?,R=ρ=ρ=,则I=,故R1,R2
?RSL?dd中的电流相等,A错误,B正确;由I=nqSv=nqLdv得,L大则v就小,C错误,D正确。 答案:BD
变式2:两根完全相同的金属裸导线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同电压后,则在相同时间内通过它们的电荷量之比为( C )
A.1∶4 B.1∶8 C.1∶16 D.16∶1
解析:对于第一根导线,均匀拉长到原来的2倍,则其横截面积必然变为原来的,由电阻定律可得其电阻变为原来的4倍,第二根导线对折后,长度变为原来的,横截面积变为原来的2倍,故其电阻变为原来的I1=
1.给上述变化后的裸导线加上相同的电压,由欧姆定律得41212UqU4U,I2==,由I=可知,在相同时间内,通过的电荷量之比q1∶q2=I1∶I2=1∶16.
R4RRt4考点三 欧姆定律 表达式R=
UU与I=的区别 IRR=U II=U R电阻的定义式 不能理解成电流的定义式 电阻R是导体本身的属性,跟所加的电压电流与电压U成正比,与电阻R成反比,所以电流IU及通过的电流I无关 由电压U和电阻R共同决定 给出了导体电阻测量的一种方法:伏安法 欧姆定律适用于金属导体、电解质溶液导电 [典例3] 将四个定值电阻a,b,c,d分别接入电路,测得相应的电流、电压值如图所示。其中阻值最接近的两个电阻是( )
A.a和b B.b和d C.a和c D.c和d
2021版高考物理一轮复习第七章恒定电流课时1部分电路的欧姆定律焦耳定律学案新人教版
