恒定电流的基本概念.

恒定电流的基本概念与规律一、电流1．定义：电荷的定向运动即电流．2．条件：导体两端有电压．(1)导体提供大量的自由电荷．金属导体中的自由电荷是自由电子，电解液中的自由电荷是正、负离子．(2)导体两端加电压就在导体中建立了恒定电场．(3)形成了恒定电场以后电荷就在电场力的作用下开始定向移动．说明：理解导线中的电场时要注意：①产生稳恒电流的电路中的电场是合电场(E)．它由两部分组成：一是电源的电场(E0)；二是导线两侧的堆积电荷的电场(E′)．②稳恒电流的电路中的电场是恒定电场，因为电路中的电荷分布是稳定的，但不是静态的绝对稳定，而是动态稳定．就电路中任一微元来讲，流走多少电荷，就补充等量的电荷，所以由电荷形成的电场也是稳定的．3．电流的大小—电流强度（简称电流）.(1)定义式：说明：在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I＝q/t计算电流强度时q应引起注意．(2)宏观决定式：I=U/R(3)微观决定式：I＝nqSvqIt说明：①n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．②金属导电的微观解释中，有三个速率不可混淆：a．自由电子热运动的平均速率．b．自由电子定向移动的速率．定向移动速率约10－5m/s，远小于自由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，c．电场的传播速率．(等于光速)③公式只适用于金属导体，千万不要到处套用．(4)国际单位：安培(A)1A＝103mA＝106μA4．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向．5．电流是标量．6．电流的分类：方向不随时间变化的电流叫直流，方向随时间变化的电流叫交流，大小方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流．二、电源电动势电源是将其他形式的能转化成电能的装置．1．电源电动势(1)物理意义：表示电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的本领大小．(2)定义：在电源内部非静电力所做的功W与移送的电荷量q的比值，叫电源的电动势，用E表示．定义式为：E＝W/q.注意：①电动势的大小由电源中非静电力的特性(电源本身)决定，跟电源的体积、外电路无关．②电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．③电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压．2．电源(池)的几个重要参数(1)电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关．(2)内阻(r)：电源内部的电阻．(3)容量：电池放电时能输出的总电荷量．其单位是：A·h，mA·h.注意：对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小．如1号电器与5号电池：电动势一样，但1号的容量大，内阻小．3．电动势与电势差(1)电势差：U＝W/q，单位：V说明：E＝W/q中的W表示非静电力做功W非；U＝W/q中的W表示静电力做功W电．在电源外部的电路中，是静电力对自由电荷做正功，电流由电源的正极流向负极，沿电流方向电势降低；而在电源内部是电荷受的非静电力克服静电力做功，电流由负极流向正极，沿电流电势升高．(2)电动势和电压：这两个物理量虽然有相同的单位和相类似的计算式，而且都是描述电路中能量转化的物理量，但在能量转换方式上有着本质的区别：电动势是表示电源内非静电力做功，将其他形式的能量转化为电能本领的物理量；而电压是描述电能转化为其他形式能量的物理量．三、电阻和电阻率1．电阻定义：导体两端的电压与通过导体中的电流的比值叫导体的电阻．定义式：R＝U/I，单位：欧姆（欧）符号：Ω.2．电阻决定式(电阻定律)：适用条件：粗细均匀的导线；浓度均匀的电解液．3．电阻意义：反映了导体的导电性能，即导体对电流的阻碍作用．说明：电阻是导体本身的属性，跟导体两端的电压及通过电流无关．LRS4．电阻率定义式，单位：Ω·m.意义：反映了材料的导电性能．5．电阻率说明：(1)有些材料的电阻率随温度升高而增大(如金属)；有些材料的电阻率随温度升高而减小(如半导体和绝缘体)；有些材料的电阻率几乎不受温度影响(如锰铜)．(2)半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，而且电阻随温度的增加而减小，这种材料称为半导体．特性：光敏特性、热敏特性和掺杂特性．可制作光敏电阻和热敏电阻．(3)超导体：某些物质在温度降到绝对零度附近时，电阻率突然降到几乎为零的现象．这种现象叫超导现象，处于这种状态下的导体叫超导体．RSL四、部分电路欧姆定律和伏安特性曲线1．部分电路欧姆定律(1)内容：通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比．(2)表达式：(3)适用条件：金属或电解液导电．UIR2．理解伏安特性曲线的意义图象物理意义部分电路欧姆定律U－I图象①反映U和I的正比关系②k＝R伏安特性曲线I－U图象①反映导体的伏安特性②k＝1R3.运用伏安特性曲线求电阻应注意的问题(1)如图7－1－3所示，非线性元件的I－U图线是曲线，导体电阻Rn＝UnIn，即电阻等于图线上点(Un，In)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数．图7－1－3(2)I－U图线中的斜率k＝1R，斜率k不能理解为k＝tanα(α为图线与U轴的夹角)，因坐标轴的单位可根据需要人为规定，同一电阻在坐标轴单位不同时倾角α是不同的．(单选)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图7－1－4所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中错误的是()．高考佐证图7－1－4A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝U1I2C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝U1I2－I1D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积答案C五、电功和电热1．电功：电流所做的功，计算公式为W＝UIt.(适用于一切电路)，考虑到纯电阻电路中有U＝IR，所以还有W＝I2Rt＝U2t/R(适用于纯电阻电路)．2.电热：电流通过导体时，导体上产生的热量．计算公式为Q＝I2Rt(适用于一切电路)，考虑到纯电阻电路中有U＝IR，所以也有Q＝UIt＝U2t/R＝I2Rt(适用于纯电阻电路)．3．电功与电热的关系(1)纯电阻电路：电流做功将电能全部转化为热能，所以电功等于电热Q＝W.(2)非纯电阻电路：电流做功将电能转化为热能和其他形式的能(如机械能、化学能等)，所以电功大于电热，由能量守恒可知W＝Q＋E其他或UIt＝I2Rt＋E其他4．电功率：单位时间内电流做的功．计算公式P＝W/t＝UI(适用于一切电路)，对于纯电阻电路P＝I2R＝U2/R.5．热功率：单位时间内电流通过导体时产生的热量．计算公式P＝Q/t＝I2R(适用于一切电路)，对于纯电阻电路还有P＝UI＝U2/R.6．电功率与热功率的关系：纯电阻电路中，电功率等于热功率．非纯电阻电路中，电功率大于热功率．7．额定功率和实际功率：用电器正常工作时所消耗的功率叫额定功率．当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额＝U额I额.如果加在用电器两端的电压小于额定电压时，用电器所消耗的功率(实际功率)就小于额定功率．六、串、并联电路电路串联电路(P、U与R成正比)并联电路(P、I与R成反比)电阻关系R串＝R1＋R2＋R3＋……1/R并＝1/R1＋1/R2＋1/R3＋……电流关系I总＝I1＝I2＝I3＝……I并＝I1＋I2＋I3＋……电压关系U总＝U1＋U2＋U3＋……U总＝U1＝U2＝U3＝……功率分配P总＝P1＋P2＋P3＋……P总＝P1＋P2＋P3＋……说明：1、串联电路的总电阻大于任何一个分电阻，并联电路的总电阻小于任何一个支路的电阻；2、不论串联还是并联还是混联，当电路中某支路电阻增大时，则总电阻也增大，反之亦然；3、串联电路才串联一个电阻，总电阻变大；并联电路再并联一个电阻总电阻变小。