研究电流电压和电阻

3.2导体中的电场和电流电闪雷鸣时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,但它只能存在于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?电流的形成1．电流：电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流．电荷的定向移动形成电流．短暂电流之后变为等势体电流-BA-A++++++++_B_______等势体用导线连接两个分别带正负电荷的导体，导线中有没有电流通过？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差AB水池抽水机如图，水池A、B的水面有一定的高度差，若A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向移动，从水池A流向水池B。A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬间的水流。问题导引：怎样才能在水管中有源源不断的水流呢？水池A中的水量要及时补充才行。可将B中的水及时抽到B，保持水池A、B的水面有一定的高度差-BA-A++++++++_B_______如果在AB之间接上一个装置P，它能把经过R流到A的电子取走，补充给B，使AB始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？---+A+++++++___B_____P--导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流能保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.---+A+++++++___B_____P--电源1.能把自由电子从正极搬到负极的装置.2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.形形色色的电源（1）形成：电荷的定向运动形成电流。（2）产生电流的条件：①自由电荷电流－－－－－－②保持电势差+-E内因外因形成电流的条件：（1）存在自由电荷金属导体——自由电子形成电流的条件：（1）存在自由电荷金属导体——自由电子电解液——正、负离子Cl-Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Ⅰ通电前形成电流的条件：（1）存在自由电荷金属导体——自由电子电解液——正、负离子水管里的水流有缓急之分，如何表述呢？从水管流出的水量与所用的时间之比来表示。导体中的电流是否也有大小之分？又如何表示它呢？（3）电流方向：规定为正电荷定向运动的方向（4）电流强度：１、电流I－－－－－－单位：安培（A）+-E单位时间内通过导体横截面的电量。tqI安培是基本单位。①直流电：电流方向不随时间变化的电流。②交流电：大小、方向随时间作周期变化的电流。（5）电流分类：１、电流一、电源和电流电流大小和方向都不随时间变化的电流——恒定电流。电流1、定义：大小、方向都不随时间变化的电流用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱2、公式：Itq4、方向：正电荷定向移动的方向金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。可得tqI3、单位：安培A其他单位mAμA5、标矢性：电流是标量•1、下列关于电流的说法中正确的是（）•A．导体中产生电流的条件是导体两端保持一定的电势差•B．电流的方向就是电荷的定向运动方向•C．电流的方向不变的电流叫恒定电流•D．电流的方向和大小都不变的电流叫恒定电流例与练导体中有自由电荷电流的方向是正电荷的定向运动方向你知道吗？A手电筒中小灯泡的工作电流是0.25A。B电子手表工作时，液晶显示屏的电流为0.2μA左右。C彩色电视机工作时，屏幕为21吋，电源的工作电流为0.4A左右；屏幕为29吋,电源的工作电流为1A左右。D50Hz的交流电，人能感触到的触电电流为1mA，能够自行摆脱电源的触电电流为10mA，触电电流达到50mA以上，将引起心室颤动。因此，国际电工委员会规定的安全电流（摆脱电流）为10mA探讨二2111、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电流为________；2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C，则电解液中的电流为_______．课堂训练1A2A（1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。（2）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动方向相反；（3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反．导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。注意决定电流大小的微观量qvLS3．决定电流大小的微观量设导体的横截面积为S．导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个电荷的电荷量为q，电荷的定向移动速率为v则在时间t内处于相距为vt的两截面间的所有自由电荷将通过截面C．LSnNqLSnNeQvLtqvSnvLqLSntQI（这段导体中的自由电荷个数）（总电荷量）（这段导体中的自由电荷个数通过横截面积S所需要的时间）（电流）LSv【例1】有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流I=1A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.vtvsv1、形成电流的条件：（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压2、电源的作用：提供持续的电压3、恒定电场:由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场4、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流.5、电流:表示电流的强弱程度的物理量.（1）定义式I=q/t（2）金属导体中电流的计算式小结:nqsvIn为单位体积内自由电荷数目，S为导体横截面积，v为电荷定向移动速率q为每个自由电荷的电量课堂训练3、关于电流的方向，下列叙述中正确的是A．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B．在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定C．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同C课堂训练4、某电解质溶液，如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？3.2A1．电流：流过导体某一横截面的电荷量Q跟所用时间t的比值I叫做电流．定义式：单位：安培，简称安（A）而Q=ItI＝Qt2．方向：规定为正电荷定向移动的方向，与负电荷的定向移动的方向相反．3．参与导电的自由电荷：金属导体中的是自由电子;电解质溶液中的是正、负离子;电离气体中的是正、负离子和电子。电荷是在电场力作用下发生定向移动形成电流．4．微观表达式:I＝nqvS一、电场与电流QnLSqInqvStt1．电势变化规律：在外电路沿电流的方向，电势逐渐降低，即在电场力的作用下电流总是由高电势，流向低电势。无电阻的导线上无电势降落（见62页图）2．电压：沿电流方向上任意两点间存在的电势差，就是电压二、电路中的电压和电势降落2．形成机理：形成机理：金属导体中的自由电子在电场力作用下定向移动过程中，不断地与晶体点阵上的原子实碰撞，形成了对电子定向移动的阻碍作用．三、电阻的形成：3．纯金属电阻与温度之间的关系:R＝R0(1＋αt)R表示t℃时的电阻，R0表示0℃时的电阻值，α叫做电阻的温度系数．原子实：失去一些核外电子的金属原子叫做原子实URI1、电阻定义：导体对电流的阻碍作用叫做电阻，定义式:自由电子定向移动过程中不断地与晶体点阵上的原子实碰撞，将它的一部分动能传递给原子实，导体的内能增加，温度就升高了．4.电流流过电阻，电阻发热原因：要点1对公式I＝Q/t的理解及应用1．电流指单位时间内通过导体任一横截面的电荷量，即I＝Qt，其中Q是时间t内通过某截面的电荷量，不是单位横截面的电荷量．2．电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I＝Qt时，Q为正电荷的总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．3．对公式I＝Qt，不能认为I与Q成正比，与t成反比．I是由导体两端的电压及导体对电流的阻碍作用决定的，与Q、t无关．1．电流微观表达式I＝nqvS中各符号的物理意义是什么？2．从微观角度看电流大小取决于哪些因素？导电模型的建立：如图所示，特别提醒：(1)对于公式I＝nqSv，要理解每个符号所代表的物理量，不要死记公式．(2)学会先建立一种模型，再运用学过的知识进行理论推导的方法．(3)若已知单位长度的自由电荷数为n，则电流的微观表达式为I＝nqv.要点2电流的微观解释及其应用例2、截面面积为S的导线中通有电流I.已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间Δt内通过导线横截面的电子数是()A．nSvΔtB．nvΔtC．IΔt/eD．IΔt/(Se)【解】根据电流的定义式可知，在Δt内通过导线截面的电荷量Q＝IΔt，所以这段时间内通过的自由电子数为N＝Q/e＝IΔt/e.（总量除以单量求总数）自由电子定向移动的速率是v，因此在时间Δt内，位于以截面S为底、长l＝vΔt的这段导线内的自由电子都能通过截面．这段导线的体积V＝Sl＝SvΔt，故Δt内通过截面S的自由电子数为N＝nV＝nSvΔt.（体密度乘以体积求总数）所以A、C正确．A、C【思路】(1)由电流的定义确定通过导体横截面的电量．(2)由电子的电荷量确定通过导体横截面的电子数．