教科版物理选修3-1《2.1欧姆定律》课件

《教科版物理选修3-1《2.1欧姆定律》课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教科版物理选修3-1《2.1欧姆定律》课件（46页珍藏版）》请在七七文库上搜索。

1、第二章 直流电路,1 欧姆定律,1.知道形成电流的条件，理解电流的定义式I ，并能分析相关问题. 2.掌握欧姆定律的内容及其适用范围. 3.知道导体的伏安特性曲线，知道什么是线性元件和非线性元件.,学习目标,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,一、电流,(1)金属导体中的自由电荷是什么？电解液中的自由电荷是什么？如何使自由电荷做定向移动？,自由电子 正、负离子 在导体内加上电场，使自由电荷受电场力作用形成定向移动,答案,(2)如图1所示，AD表示粗细均匀的一段长为l的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由

2、电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q. AD导体中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？,图1,这些电荷都通过横截面D所需的时间是多少？,导体AD中的电流是多大？,nlS nlSq,答案,答案,nqSv,答案,1.电流：由电荷的定向移动形成. 形成电流的条件：(1)导体中有_；(2)导体内存在_. 2.电流定义式：I ，其中：q表示在时间t内通过导体横截面的_. 单位：_，符号：A；常用的电流单位还有：毫安(mA)、微安(A). 1 A_ mA；1 A_ A. 3.电流的方向：规定_的方向为电流的方向，则_的方向与电流的方向相反.,自由电荷,电荷量,安培,电场,103,正电荷定向移动,负电荷定向移

3、动,106,5.从微观上看，电流I_，即I决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量q、自由电荷_和导体的横截面积S. 6.直流和恒定电流 _不随时间改变的电流叫做直流，_都不随时间改变的电流叫做恒定电流.,定向移动的平均速率v,方向和强弱,nqSv,方向,4.电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I 时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和.,判断下列说法的正误. (1)根据I 可知，I与q成正比.( ) (2)电流既有大小，又有方向，是矢量.( ) (3)单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大.( )

4、(4)导体中的电流，实际是正电荷定向移动形成的.( ),二、欧姆定律 电阻,现有两个导体电阻A和B，利用实验分别测量A和B的电压和电流，见下表.,(1)在图2坐标系中，用纵轴表示电压U、用横轴表示电流I，分别将A和B的数据在坐标系中描点，并作出UI图线.,图2,答案,UI图线如图所示,(2)对同一导体，电流与电压的关系如何？U与I的比值怎样？,答案,对同一导体A或导体B，电流与它两端的电压成正比.导体A或导体B的电压与电流的比值是个定值，但两者的比值不相等.,图2,(3)在电压U相同时，两个导体中的电流是否相同？谁对电流的阻碍作用大？,答案,在电压相同时，电流并不相同.B的电流小，说明B对电流

5、的阻碍作用大.,图2,1.电阻 (1)定义：加在导体两端的电压与通过它的电流的_. (2)定义式：R_ . (3)物理意义：反映导体对电流_的大小. (4)单位：欧姆，符号为，常用的还有k、M. 1 k103 ，1 M106 .,比值,阻碍作用,2.欧姆定律：导体中的电流跟导体两端的电压U成_，跟导体的电阻R成_. (1)表达式：I_. (2)适用范围：适用于_导电、_导电的纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)，而对_导电、_导电不适用.,反比,正比,半导体,气体,金属,电解液,判断下列说法的正误. (1)由R 知，导体的电阻由两端的电压和通过的电流决定.( ) (2)导体的电阻由导体本身

6、的性质决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关.( ) (3)对于确定的导体，其两端的电压和流过它的电流的比值等于它的电阻值.( ) (4)电流相同时，电阻越大，其电压降越大.( ),三、导体的伏安特性曲线,研究导体中的电流与导体两端的电压之间的关系，可以用公式法，可以用列表法，还可以用图像法.分析图3中两电学元件的IU图像，我们可以得出两元件的电流和电压有怎样的关系？,甲为非线性关系；乙为线性关系，电流与电压成正比.,答案,图3,1.伏安特性曲线：用纵坐标表示_，用横坐标表示_，这样画出的导体的IU图像叫做导体的伏安特性曲线. 若IU图像为直线，图线的斜率表示_.即k 图线的斜率越大

7、，电阻越_，如图4，RARB.,电流I,电压U,导体电阻的倒数,小,图4,2.线性元件和非线性元件： (1)线性元件：伏安特性曲线是一条_，欧姆定律适用的元件，如_导体、电解质溶液. (2)非线性元件：伏安特性曲线是一条_，欧姆定律不适用的元件.如气态导体(日光灯、霓虹灯管中的气体)和半导体元件.,直线,金属,曲线,判断下列说法的正误. (1)凡导电的物体，其伏安特性曲线一定是直线.( ) (2)伏安特性曲线上某点的切线斜率等于电阻的倒数.( ) (3)线性元件的电压与电流成正比.( ) (4)电阻的IU图像和UI图像为直线时，两种图像的斜率均表示电阻的倒数.( ),2,题型探究,一、电流的理

8、解和计算,1.电流的方向 与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反.金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反. 2.电流的大小 (1)I 是电流的定义式，InqSv是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关. (2)电解液中应用I 计算电流时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和. 3.电流是标量：电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则.,例1 如图5所示，电解池内有一价的电解液，t s内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法中正确的是,图5,答案,解析,正离子定向移动方向就是电流方向，负离子定向移动的反

9、方向也是电流方向；有正、负离子反向经过同一截面时，公式I 中的q应是正、负离子电荷量绝对值之和，故I 电流方向由A指向B，与正、负离子的数量无关，A、B、C错误，D正确.,计算电流时，要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向移动.当正、负电荷都参与定向移动时，正、负电荷对电流的形成都有贡献.,针对训练1 某电解池，如果在1 s内共有51018个二价正离子和11019个一价负离子通过面积为0.1 m2的某截面，那么通过这个截面的电流是 A.0 B.0.8 A C.1.6 A D.3.2 A,由题意，1 s内通过截面正离子的电荷量为q12n1e，负离子的电荷量绝对值为

10、q2n2e，则电流为 将n151018个，n211019个，e1.61019 C代入解得I3.2 A.故选D.,答案,解析,1.R 是用比值法定义的电阻的定义式，导体的电阻R由导体本身的性质决定，不是由U和I决定的.对于某一导体，它的电阻R不变，它的电压U和电流I成正比. 2.I 是欧姆定律的数学表达式，它反映了导体中电流与电压、电阻的比例关系.常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流，适用条件是金属或电解液导电(纯电阻电路).,二、欧姆定律的理解和应用,例2 某金属导体两端所加电压为8 V时，10 s内通过某一横截面的电荷量为0.16 C，求： (1)导体的电阻；,答案,500 ,解析,(

11、2)若导体两端电压为10 V，求通过导体的电流.,答案,0.02 A,解析,若导体两端电压为U210 V，则电流I2 0.02 A.,针对训练2 若加在某导体两端的电压变为原来的 时，导体中的电流减小了0.4 A.如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流是多大？,答案,2 A,解析,1.IU图像与UI图像的区别 (1)坐标轴的意义不同：IU图像中，横坐标表示电压U，纵坐标表示电流I；UI图像中，横坐标表示电流I，纵坐标表示电压U.,三、导体的伏安特性曲线,图6,(2)图线斜率的意义不同.IU图像中，斜率表示电阻的倒数，UI图像中，斜率表示电阻，如图6所示，在图甲中R2R1，图乙中R2R1.,

12、2.注意：若IU图像或UI图像为曲线，如图7所示，则某点与原点连线的斜率的倒数(或斜率)表示电阻.如图所示，,图7,例3 如图8所示的图像所对应的两个导体： (1)电阻R1R2为多少？,答案,31,解析,图8,(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U1U2为多少？,答案,31,解析,图8,由欧姆定律得 U1I1R1，U2I2R2， 由于I1I2，则U1U2R1R231.,(3)若两个导体中的电压相等(不为零)时，电流之比I1I2为多少？,答案,13,解析,图8,由欧姆定律得由于U1U2，则I1I2R2R113.,针对训练3 (多选)如图9所示，为某一金属导体的伏安特性曲线，由图像可

13、知 A.该导体的电阻随电压的升高而增大 B.该导体的电阻随电压的升高而减小 C.导体两端电压为2 V时，电阻为0.5 D.导体两端电压为2 V时，电阻为1 ,图9,答案,解析,该导体的伏安特性为曲线，但根据R 知，某点与原点连线的斜率倒数表示电阻，故可知U2 V时，R 1 ，且导体电阻随电压升高而增大.,达标检测,3,1.(多选)下列判断正确的是 A.由I 知，电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比 B.由I 可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比 C.由R 可知，I一定时，导体的电阻R与U成正比，U一定时，导体的电阻R与I成反比 D.对于给定的导体，比值 是个定值，反映了导体

14、本身的性质,答案,4,1,2,3,5,2.电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为 A.1 500个 B.9.3751019个 C.9.3751021个 D.9.3751020个,答案,4,1,2,3,解析,5,3.如图10所示是A、B两电阻的UI图像，则两电阻之比及连接相同电压情况下的电流之比分别是 A.RARB21，IAIB21 B.RARB21，IAIB12 C.RARB12，IAIB21 D.RARB12，IAIB12,4,1,2,3,图10,答案,解析,5,UI图像中图像的斜率表示电阻的阻值，则由题图可知，A的电阻RA 10 ；B的电阻RB 5

15、 ，则RARB10521；电压相同时，电流与电阻成反比，故电流之比为12.,4,1,2,3,5,4.如图11所示为一小灯泡的伏安特性曲线，横轴和纵轴分别表示电压U和电流I，图线上点A的坐标为(U1、I1)，过点A的切线与纵轴交点的纵坐标为I2，小灯泡两端的电压为U1时，电阻等于,图11,4,1,2,3,答案,解析,由电阻的定义式R 可知，B正确，其他选项错误.要特别注意,5,5.电路中有一段导体，给它两端加上4 V的电压时，通过它的电流为10 mA，可知这段导体的电阻为_ ；如果给它两端加上10 V的电压，在单位时间内通过某一横截面的电荷量为_ C；如果要让导体的电流为15 mA，则需要在其两端加上_V的电压.,4,1,2,3,由由qI2t可得q0.025 C2.5102 C 由U3I3R可得U31.5102400 V6 V.,答案,400,解析,2.5102,6,5,本课结束,