2017-2018学年高中物理教科版选修3-1教学案第二章 第1节 欧 姆 定 律含答案

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1、第1节欧_姆_定_律1．电荷的定向移动形成电流，电流是标量，但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流方向。2．欧姆定律的表达式为I＝，此式仅适用于纯电阻电路。3．电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，其定义式为R＝，电阻的大小取决于导体本身，与U和I无关。4．电学元件的电流I随电压U变化的关系图线叫元件的伏安特性曲线。5．在温度不变时，线性元件的伏安特性曲线是一条过原点的直线，其斜率表示电阻的倒数，非线性元件的伏安特性曲线不是直线。一、电流1．形成条件(1)导体中要有能自由移动的电荷。(2)导体内存在电场。2．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

2、t的比值，用I表示。3．公式：I＝。4．单位：国际单位是安培(A)，常用单位有毫安(mA)和微安(μA)，1A＝103mA＝106μA。5．方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。6．直流电：(1)直流电：方向不随时间变化的电流。(2)恒定电流：方向和大小都不随时间变化的电流。二、欧姆定律　电阻1．电阻(1)定义：加在导体两端的电压与通过它的电流的比值。15(2)定义式：R＝。(3)物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小。(4)单位：欧姆，符号为Ω，常用的还有kΩ、MΩ。1kΩ＝103Ω，1MΩ＝106Ω。2．欧姆定律(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电

3、压成正比，跟导体的电阻成反比。(2)公式：I＝。(3)适用范围：欧姆定律对金属导体导电和电解质溶液适用，但对气态导体和半导体元件并不适用。三、伏安特性曲线1．定义：建立平面直角坐标系，用纵轴表示电流I，用横轴表示电压U，画出的IU图线即为导体的伏安特性曲线。2．线性元件：伏安特性曲线为过原点的直线，即电流与电压成正比的电学元件，如金属导体、电解液等。3．非线性元件：伏安特性曲线不是直线，即电流与电压不成正比的电学元件，如气态导体、晶体管等。1．自主思考——判一判(1)当导体两端有持续的电压时，导体内将存在持续的电场。(√)(2)电荷定向移动的方向为电流的方向。

4、(×)(3)由I＝可知，通过导体某截面的电荷量越大，导体中的电流越大。(×)(4)导体两端的电压越大，电阻就越大。(×)(5)导体中的电流越大，电阻就越小。(×)(6)由R＝知，R与U成正比，R与I成反比。(×)2．合作探究——议一议(1)电流有方向，它是矢量吗？能用平行四边形定则运算吗？提示：电流虽然有方向，但不是矢量。不能应用平行四边形定则运算。(2)电解液导电时，电流的方向是怎样的？其正、负离子会发生中和吗？提示：①电解液导电时，正、负离子做定向移动，其定向移动的方向相反，但形成的电流方向相同，正离子定向移动的方向为电流的方向。15②正、负离子在电场力的

5、作用下做方向相反的定向移动，不会发生中和。(3)由欧姆定律变形得到的R＝，是否能说电阻R与导体两端的电压成正比，与导体中的电流成反比？为什么？提示：不能。电阻是导体的一种属性，与导体两端的电压和导体中的电流没有关系。(4)线性元件的伏安特性曲线是一条过原点的倾斜直线，而非线性元件的伏安特性曲线不是直线，那么非线性元件的伏安特性曲线过原点吗？为什么？提示：无论线性元件还是非线性元件，其伏安特性曲线均过原点，原因是当元件两端电压为零时，其电流一定为零。电流的理解与计算1．理解电流概念需要注意的几个要点(1)公式I＝中，q是通过导体横截面的电荷量，而不是通过导体单位

6、横截面积的电荷量。(2)当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流时，公式中的q应为通过导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和。(3)横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关。(4)电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，它与负电荷定向移动的方向相反。在电源外部的电路中，电流的方向是从电源的正极流向负极；在电源的内部，电流是从电源的负极流向正极。(5)电流虽然有大小和方向，但电流是标量，而不是矢量。因此电流的合成不遵循平行四边形定则。2．电流的微观表达式I＝nqSv(1)建立模型如图211所示，AB表示粗细均匀的一段导体，两端加一定的电压，导体

7、中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v。设导体的长度为L，横截面积为S，导体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21115(2)理论推导导体AB中的自由电荷总数N＝nLS总电荷量Q＝Nq＝nLSq所有这些电荷都通过导体横截面所需要的时间t＝根据公式I＝可得，导体AB中的电流I＝＝＝nqSv。(3)结论由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动的速率以及导体的横截面积。3．三种速率的区别电子定向移动的速率电子热运动的速率电流传导的速率物理意义电流是由电荷的定向移动形成的，电流I＝neSv，其

8、中v就是电子定向移动的速率，一般为10