第一讲 电流 电阻定律和电功

第一讲电流电阻定律和电功一、电流（3）定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电荷量所用时间的比值。tqI适用于任何电荷的定向移动形成的电流。(1)形成：电荷的定向移动形成电流（2）形成电流的条件：有自由电荷；导体两端存在电压(4)定义式：（5）对于金属导体有I=nevS（n为单位体积内的自由电子个数，S为导线的横截面积，v为自由电子的定向移动速率，约10-5m/s，远小于电子热运动的平均速率105m/s，更小于电场的传播速率3×108m/s），这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。二、电阻（1）电阻表示导体对电流阻碍作用的物理量．（2）导体电阻：IUR三、电阻定律导体的电阻R跟它的长度l成正比,跟它的横截面积S成反比。SlR①ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率lSR·②纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。③材料的电阻率与温度有关系：a.金属的电阻率随温度的升高而增大.铂较明显，可用于做温度计；锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。b.半导体的电阻率随温度的升高而减小。c.物质在一定温度条件下，电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度或临界温度TC。四、电功、电功率1、电功：（1）实质：电流做功的实质是电场力对电荷做功。（2）公式：UItW（任何电路都适用）（3）若为纯电阻电路，则tRURtIW22电流所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值叫做电功率。(2)在纯电阻电路中RIRUP22(1)定义：2.电功率:P=UI(任何电路)d.注意区别P额定和P实际功率。是电器在实际使用时的是电器标明的功率，一般实额实额PPPP,c.单位：瓦W常用单位:千瓦（kW)马力1马力=735W1.焦耳定律：四、焦耳定律和电热:Q=I2Rt在电阻元件中,通过自由电子与离子的碰撞,电流做功使电能全部转化为内能,产生的热量为：在纯电阻电路:tRUUItQ2(任何电路)2.热功率PQ=I2R(任何电路)在纯电阻电路:RUUIPQ2RPP=PQM电动机PPQP－PQ求电功率P=IU永远正确求热功率PQ=I2R永远正确只有在纯电阻电路中才有P=PQ3.电功率P=IU与热功率PQ=I2R的区别电功率:电路中消耗的全部电功率热功率:电路上因发热而消耗的功率电功率一般大于热功率,当电路中只有纯电阻元件时两者相等1.一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36W与36V。若把此灯泡接到输出电压为18V的电源两端，则灯泡消耗的电功率（）A.等于36WB.等于18WC.等于9WD.等于6WC五、举例说明2．按照经典的电子理论，电子在金属中运动的情形是这样的：在外加电场的作用下，自由电子发生定向运动，便产生了电流。电子在运动的过程中要不断地与金属离子发生碰撞，将动能交给金属离子，而自己的动能降为零，然后在电场的作用下重新开始加速运动（可看作匀加速运动）,经加速运动一段距离后，再与金属离子发生碰撞。电子在两次碰撞之间走的平均距离叫自由程,用l表示。电子运动的平均速度用表示,导体单位体积内自由电子的数量为n,电子的质量为m,电子的电荷量为e,电流的表达式。请证明金属导体的电阻率lnevm22vnesIv自由程l电压U证明：导体中电流强度的微观表达式为：vnesI根据电阻定律：SlR根据欧姆定律：IUR自由程内，电子在加速电场作用下，速度从0增加到v，由动能定理：221mvqU又由于20vv可得出电阻率的表达式为：lnevm22