1、电源和电流电源和电流DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校 下列导体是否产生了电流？并说明理由下列导体是否产生了电流？并说明理由.问题问题1 1-A+_B_-电源电源-A+_B_-产生电流的条件：导体两端存在电势差产生电流的条件：导体两端存在电势差电源能够保持导体两端的电势差，使电路有持续的电流电源能够保持导体两端的电势差，使电路有持续的电流DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校 导体内的电场线和导线平行导体内的电场线和导线平行 匀强电场匀强电场E0MN导线中的电场导线中的电场-+A+_B_电源电源FMNE0E0E MNE导线内很快导线内很快形成沿导线形成沿导线方向的电场方
2、向的电场10-9sFnFDP,Physics北京市十一学校北京市十一学校导体中的电场导体中的电场 思考：我们在上一章中曾经得出结论：在静思考：我们在上一章中曾经得出结论：在静电平衡时，导体内部的场强为零，导体上任电平衡时，导体内部的场强为零，导体上任意两点之间的电势差为零（等势体）意两点之间的电势差为零（等势体）.这与这与我们现在的说法有矛盾吗？为什么？我们现在的说法有矛盾吗？为什么？恒定电场由运动电荷形成，导体中恒定电场由运动电荷形成，导体中E不为零不为零；静电场由静止电荷形成，平衡时导体内；静电场由静止电荷形成，平衡时导体内E为零为零 激发恒定电场的运动电荷之间分布不随时间激发恒定电场的运
3、动电荷之间分布不随时间而变，场的分布也不随时间而变，与静电场而变，场的分布也不随时间而变，与静电场无异。故电势、电势差等概念、无异。故电势、电势差等概念、E与与U之关之关系等仍适用。系等仍适用。DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校恒定电流恒定电流 1.大小、方向都不随时间变化的电流大小、方向都不随时间变化的电流 2.表示电流的强弱程度的物理量表示电流的强弱程度的物理量 3.大小：通过导体横截面的电量大小：通过导体横截面的电量q跟通过跟通过这些电量所用时间这些电量所用时间t的比值叫做电流的比值叫做电流.公式公式:I=q/t 4.方向：正电荷定向移动的方向方向：正电荷定向移动的方向 电
4、流是标量它的运算不遵循平行四边形电流是标量它的运算不遵循平行四边形定则定则DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校练习练习1 1 关于电流，下列说法正确的是关于电流，下列说法正确的是 A.通过截面的电荷量多少就是电流的大小通过截面的电荷量多少就是电流的大小 B.在导体中，只要自由电荷在运动，就一在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流定会形成电流 C.导体两端没有电压就不能形成电流导体两端没有电压就不能形成电流 D.电流的方向就是电荷定向移动的方向电流的方向就是电荷定向移动的方向 E.如果导体中产生了电流，导体内部场强如果导体中产生了电流，导体内部场强可能为零可能为零【C】DP,
5、Physics北京市十一学校北京市十一学校练习练习2 2 某电解电池中，若在某电解电池中，若在2s内各有内各有1.01019个二价正离子和个二价正离子和2.01019个一价负离子个一价负离子相向通过某截面，那么通过这个截面的相向通过某截面，那么通过这个截面的电流多大？电流多大？3.6ADP,Physics北京市十一学校北京市十一学校练习练习3 3 半径为半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为为Q，现使圆环绕中心轴线以角速度，现使圆环绕中心轴线以角速度匀速匀速转动，则由环产生的等效电流应有转动，则由环产生的等效电流应有 A.若若不变而使电荷量不变而使电荷量Q变为原
6、来的变为原来的2倍，则倍，则电流也将变为原来的电流也将变为原来的2倍倍 B.若电荷量不变而使若电荷量不变而使变为原来的变为原来的2倍，则电倍，则电流也将变为原来的流也将变为原来的2倍倍 C.若使若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大径增大，电流将变大 D.若使若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小径增大，电流将变小【AB】DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校电流的微观表述电流的微观表述 在横截面积为在横截面积为S的均匀直导线中，当电的均匀直导线中，当电场方向自右向左时，电子定向移动的方场方向自右向左时，
7、电子定向移动的方向如何？已知导体内单位体积的自由电向如何？已知导体内单位体积的自由电子数为子数为n，电子定向移动的平均速度为，电子定向移动的平均速度为v，则导体内的电流多大？，则导体内的电流多大？-I=nqSDP,Physics北京市十一学校北京市十一学校练习练习4 4 在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为不断放出的电子进入电压为U的加速电的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为截面积为S、电流为、电流为I的电子束。已知电的电子束。已知电子的电荷量为子的电荷量为e、质量为、质量为m。求在刚射出。
8、求在刚射出加速电场时，一小段长为加速电场时，一小段长为L的电子束的电子束内电子个数是多少？内电子个数是多少？eUmeSLIn2 DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校练习练习5 5 横截面为横截面为1mm2的铜导线中通过的铜导线中通过1.0A的电流的电流.铜在单位体积中的自由电子数为铜在单位体积中的自由电子数为8.51028m-3，电子的电荷量为，电子的电荷量为1.6 10-19C.1.计算自由电子定向移动的速率计算自由电子定向移动的速率.2.设电灯到电源的距离为设电灯到电源的距离为1.0m,自由电子从自由电子从电源定向移动到电灯需要多长的时间电源定向移动到电灯需要多长的时间?1.7
9、.410-5 m/s 2.3.75h电子定向移动的速率是电流速率吗？电子定向移动的速率是电流速率吗？DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校思考与讨论思考与讨论 电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？时电路中的电灯立刻就亮了呢？电路接通时电灯中的电流并不是电源中电路接通时电灯中的电流并不是电源中的自由电子流了过来产生，而是灯丝内部的的自由电子流了过来产生，而是灯丝内部的自由电子的定向移动产生的。自由电子的定向移动产生的。开关断开时，灯丝中场强为零，没有电开关断开时，灯丝中场强为零，没有电流；开关闭合，电源和电路中的导线及
10、其它流；开关闭合，电源和电路中的导线及其它元件上的电荷迅速重新分布，在电路中各部元件上的电荷迅速重新分布，在电路中各部分瞬间形成恒定电场，其速度为电磁波的传分瞬间形成恒定电场，其速度为电磁波的传播速度。在恒定电场的作用下，电路中各处播速度。在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，所以开的自由电子几乎同时开始定向移动，所以开关一闭合，电灯立刻就亮了。关一闭合，电灯立刻就亮了。DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校 电子定向移动的速率约电子定向移动的速率约10-5m/s 电子热运动的平均速率电子热运动的平均速率105m/s 电场的传播速率电场的传播速率3108 m/
11、s三种速率的比较三种速率的比较欧姆定律欧姆定律DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校欧姆定律欧姆定律 导体中的电流导体中的电流I跟导体两端的电压跟导体两端的电压U成正比成正比.I=kUUI+-DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校U/I的意义是什么？的意义是什么？1.对于给定的导体，比值对于给定的导体，比值U/I为定值为定值.2.对于不同的导体，比值对于不同的导体，比值U/I一般不同，一般不同，由导体本身决定由导体本身决定.3.比值比值U/I越大越大,说明什么？说明什么？比值比值U/I越大，导体对电流的阻碍作用越大，导体对电流的阻碍作用越大越大.R=U/I叫做导体的电阻叫做
12、导体的电阻.UI+-DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校电阻电阻 1.定义定义:导体两端的电压导体两端的电压U与导体中的电与导体中的电流流I的比值的比值.R=U/I（定义式）（定义式）2.单位：欧姆（单位：欧姆（,1=1V/A）比值定义法比值定义法DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校思考与讨论思考与讨论 导体电阻的大小与哪些因素有关？导体电阻的大小与哪些因素有关？应该如何研究电阻与这些因素的关系？应该如何研究电阻与这些因素的关系？怎样测量导线的长度怎样测量导线的长度l与横截面积与横截面积S？导线长度导线长度l、横截面积、横截面积S、导线材料、导线材料0123456789
13、10控制变量法控制变量法DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校实验方案实验方案 同种材料的导体，其电阻与它同种材料的导体，其电阻与它的长度的长度l成正比，与它的横截成正比，与它的横截面积面积S成反比；导体电阻与构成反比；导体电阻与构成它的材料有关。成它的材料有关。DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校1.内容：内容：同种材料的导体同种材料的导体,其电阻其电阻R与它的长度与它的长度L成正成正比比,与它的横截面积与它的横截面积S成反比成反比;导体电阻与构导体电阻与构成它的材料有关成它的材料有关.2.表达式表达式:SlR（4）金属的电阻率随温度的升高而增大）金属的电阻率随温度的升
14、高而增大3.电阻率：电阻率：（3）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大（1）反映材料导电性能的物理量）反映材料导电性能的物理量（2）单位：欧姆）单位：欧姆米米 电阻定律电阻定律1.金属导体金属导体 :10-8 m-10-6 m 2.绝缘体绝缘体 :108 m-1018 m 3.半导体半导体 :10-5 m-106 DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校练习练习1 1 A、B两根完全相同的金属裸导线两根完全相同的金属裸导线,如果如果把导线把导线A均匀拉长到原来的均匀拉长到原来的2倍倍,导线导线B对对折后结合起来折后结合起来,然后分别加上相同的电然后分别加上
15、相同的电压压,则则 1.它们的电阻之比它们的电阻之比RA:RB=.2.相同的时间内通过它们横截面的电荷相同的时间内通过它们横截面的电荷量之比量之比qA:qB=.16:11:DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校练习练习2 2 图为两个由相同长度和材料制成的电阻图为两个由相同长度和材料制成的电阻丝丝A和和B对应的对应的U-I图线图线,由此可知由此可知A、B的的 1.电阻之比电阻之比 RA:RB=.2.横截面积之比横截面积之比 SA:SB=.I/AoU/VAB3006003:11:DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校伏安特性曲线伏安特性曲线 导体中的电流导体中的电流I和电压和
16、电压U的关系图线叫伏安特性的关系图线叫伏安特性曲线曲线.导体导体A、B的电阻分别为的电阻分别为RA=5，RB=10.试在同一坐标系中画出它们的试在同一坐标系中画出它们的I-U图线图线.RkURIkxy11斜率AB2110oU/VI/A515CDP,Physics北京市十一学校北京市十一学校线性元件和非线性元件线性元件和非线性元件UIo伏安特性是直线的电伏安特性是直线的电学元件叫做线性元件学元件叫做线性元件.伏安特性是曲线的电学伏安特性是曲线的电学元件叫做非线性元件元件叫做非线性元件.UIDP,Physics北京市十一学校北京市十一学校二极管二极管1.符号符号.2.单向导电性单向导电性.+-DP
17、,Physics北京市十一学校北京市十一学校欧姆定律的适用范围欧姆定律的适用范围1.欧姆定律适用于金属、电解液导体等欧姆定律适用于金属、电解液导体等线性元件线性元件.2.欧姆定律不适用于气态导体、晶体管欧姆定律不适用于气态导体、晶体管等非线性元件等非线性元件DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校思考与讨论思考与讨论bR2hahR1电流方向电流方向R1=R2 DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校电流与电阻电流与电阻一一.电流电流1.定义式定义式 I=q/t（A）2.微观表达式微观表达式I=nqvS二二.电阻电阻1.定义式定义式 R=U/I（）2.决定式决定式 R=l/SDP
18、,Physics北京市十一学校北京市十一学校练习练习3 3 同一半圆形金属片，如图所示，从不同同一半圆形金属片，如图所示，从不同方向测量其电阻方向测量其电阻(1)Ra、Rb是否相等？是否相等？(2)如果不等，如果不等，Ra、Rb谁大？谁大？Ra、Rb比值多大？比值多大？（1）不等）不等(a)又短又又短又“胖胖”,(b)又长又又长又“瘦瘦”;Ra Rb（2）若）若1/4圆形金属片电阻为圆形金属片电阻为R0,则则(a)为两为两R0并联并联,Ra=R0/2;(b)为两电阻串联为两电阻串联,Rb=2 R0,所以所以Ra:Rb=1:4电阻的串并联电阻的串并联DP,Physics北京市十一学校北京市十一学
19、校思考与讨论思考与讨论 串联电路的电流、电压和等效电阻分别串联电路的电流、电压和等效电阻分别有什么特点？并联电路呢？有什么特点？并联电路呢？R1R2R30 1 2 3R1R2R31023U=U1+U2+U3I0=I1=I2=I3=II0=I1+I2+I3=IU=U1=U2=U3R=R1+R2+R31/R=1/R1+1/R2+1/RDP,Physics北京市十一学校北京市十一学校练习练习1 1图示电路由图示电路由8个不同的电阻组成个不同的电阻组成,已知已知R1=12,其余电阻阻值未知其余电阻阻值未知,测得测得A、B间间的总电阻为的总电阻为4.今将今将R1换成换成6 的电阻，的电阻，则则A、B间的
20、总电阻变为间的总电阻变为 欧欧.ABR1R03 DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校 如图所示，试判断进行如下操作时，如图所示，试判断进行如下操作时，AB间总电间总电阻如何变化：阻如何变化：（1）当）当S闭合时，闭合时，AB间总电阻变大还是变小？间总电阻变大还是变小？（2）S闭合后，再将滑动变阻器的滑片向右移动闭合后，再将滑动变阻器的滑片向右移动，则，则AB间总电阻变大还是变小？间总电阻变大还是变小？ABR1R2S练习练习2 21.变小变小2.变大变大DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校练习练习3 3如图电路如图电路,电阻电阻R1、R2、R3阻值为阻值为1,R4、R5阻
21、值为阻值为0.5,ab端输入电压为端输入电压为U=5V.1.当当cd端接入电流表时端接入电流表时,示数多大示数多大?2.当当cd端接入电压表时端接入电压表时,示数多大示数多大?1A5/3VR1R4R3acR5RDP,Physics北京市十一学校北京市十一学校练习练习4 4如图所示如图所示,U=6V,R1=R2=4,R3=R4=2 ,电流表电阻不计电流表电阻不计,求求1.电流表电流表A1示数示数.2.电流表电流表A2示数示数.1.5A1.0AUDP,Physics北京市十一学校北京市十一学校练习练习5 5R1=4,R2=12 ,R3=2 .当在当在AB两端加两端加上电压上电压U后后,求求1.通过
22、三个电阻的电流比通过三个电阻的电流比I1:I2:I3.2.三个电阻两端电压比三个电阻两端电压比U1:U2:U3.3.三个电阻消耗的功率之比三个电阻消耗的功率之比.R1R2R3ABI1I2I33:1:43:3:29:3:8电功电功 电功率电功率DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校问题问题1 1 设导体两端所加电压为设导体两端所加电压为U,电流为电流为I,在在t时时间内电场力做多少功间内电场力做多少功?电功和电功率电功和电功率1.电功电功W=UIt(J,1J=1VC)2.电功率电功率P=W/t=UI(W,1W=1J/C)DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校问题问题2 2图为
23、用直流电动机提升重物的装置示意图为用直流电动机提升重物的装置示意图图.电压恒为电压恒为U=110V,电路中的电流电路中的电流I=5A,不计各处摩擦不计各处摩擦.求求1.10s内电流做功内电流做功.2.10s内电动机内电动机线圈产生的内能线圈产生的内能.UI1.W=UIt=5500J2.Q=I2Rt P热热=I2RDP,Physics北京市十一学校北京市十一学校例题例题图为用直流电动机提升重物的电路图为用直流电动机提升重物的电路.重物重物质量质量m=50kg,电动机内阻为电动机内阻为r=5.0,电阻电阻R=10,直流电压直流电压U=160V,电压表示数为电压表示数为110V.求电动机的：求电动机
24、的：1.输入功率输入功率.2.输出的机械功率输出的机械功率.3.匀速提升重物速度匀速提升重物速度.M VRU1.P=UI=550W2.P出出=UI-I2r=450W3.v=0.9m/DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校练习练习1 1微型吸尘器的直流电机内阻一定微型吸尘器的直流电机内阻一定,当加上当加上0.3V的电压时的电压时,通过的电流为通过的电流为0.3A,此时电此时电机未转机未转.当加的电压为当加的电压为2.0V时时,电流为电流为0.8A,这时电机正常工作这时电机正常工作.求求:1.电动机做机械功的功率电动机做机械功的功率.2.电动机的效率电动机的效率.1.P出出=0.96W2.=60%DP,Physics北京市十一学校北京市十一学校练习练习2 2一辆电瓶车质量为一辆电瓶车质量为500kg,由蓄电池向直由蓄电池向直流电动机提供流电动机提供24V的恒定电压的恒定电压,当车在水当车在水平地面上以平地面上以0.8m/s的速度匀速行驶时的速度匀速行驶时,通通过电动机的电流为过电动机的电流为5A.设车受的阻力为车设车受的阻力为车重的重的0.02倍倍,则此电动机的内电阻为多少则此电动机的内电阻为多少?r=1.6
