第一节、部分电路欧姆定律、电阻定律、电功和电功率
一、基础知识
1、形成电流的条件:(1)、存在自由电子;(2)、存在电势差(导体两端存在电势差)
2、电流强度:
(1)、电流强度是通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值
(2)、公式:,1A=1C/s
(3)、金属导体中电流强度计算的微观表达式:I=nesv,其中n为导体单位体积中的电子数,e为电子电量,s为导体截面面积,v为电子定向移动平均速率.
(4)、电流强度虽有大小也有方向,但它属于标量.
特别注意:不能错误理解为单位时间、单位横截面积上通过的电量.因此在求电流强度时还除以它的横截面积,这是错误的.
3、欧姆定律
(1)、公式:,注意式中U、R、I三者的对应关系,即它们必须是同一段电路中的三个物理量,不能张冠李戴.
(2)、伏安特性曲线:如图一,为I----U图象,其斜率的倒数为R,即R=;如图二,为U----I图象,其斜率为R,即R=k;
(3)、尤其注意不能用斜线的倾角的正切或余切值表示电阻的阻值!
(4)、公式适用条件:适用于金属导电和电解液导电,对气体电离后导电和晶体二极管、晶体三极管导电不适用
4、电阻定律
(1)、内容:在温度不变时,导体的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比
(2)、表达式:
(3)、对的理解:①表示导体材料的电阻率,由导体材料本身决定;②与温度有关,有些材料(如金属)的电阻率随温度的升高而增大,有些材料(如绝缘体、半导体)的电阻率随温度的升高而减小,也有些材料(如锰铜、康铜)的电阻率几乎不受温度的影响.
(4)、超导现象简介:当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减少到零的现象.所谓超导,其实是指其电阻值几乎为零的导体,其电阻阻值数量级为10-5Ω.
5、电功
(1)、定义:电流通过用电器所做的功
(2)、计算公式:W=qU=UIt(适用于一切电路),如果是纯电阻电路,可以写成W=I2Rt=
5、电功率
(1)、定义:单位时间内电流通过用电器所做的功
(2)、计算公式:P=(适用于一切电路) ,如果是纯电阻电路,可以写成P=I2R=,功率单位是W.
(3)、用电器的额定功率是指用电器在额定电压下工作时消耗的功率;而用电器的实际功率是指用电器在实际电压下工作时消耗的功率
6、焦耳定律
(1)、焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流强度的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟时间成正比
(2)、计算公式:Q=I2Rt
二、典型例题
例1:电子绕核运动可等效成一环形电流,氢原子中的电子以速率v在半径为r的轨道上运动,用e 表示电子的电量,则其等效电流强度等于多少?
分析与解答:在电子运动的轨道上取一截面,经过一个周期,才有一个电子通过这个截面,所以,由电流强度的定义得:I=e/T,而T=2πr/v,所以其等效电流强度为I=ev/2πr
小结:可见,由I=q/t知求I值的关键是找出在某一截面经t时间所通过的电量e.
例2:用某种金属制成粗细均匀的导线,通以一定大小的恒定电流,过一段时间后,导线升高的温度(
A、跟导线的长度成正比 B、跟导线的长度成反比
C、跟导线的横截面积成正比 D、跟导线的横截面积平方成反比
分析与解答:利用电流通过电阻产生的电热使导线的温度升高,由能量守恒建立关系式求解.
金属导线的电阻为,通电后产生的电热为Q=I2Rt=,设金属导体升高的温度ΔT,由热学知识可知导体吸热为Q`=cmΔT=cρLSΔT,电流产生的全部热量均被导线吸收,即= cρLSΔT,解得ΔT=,正确答案为D
小结:很多同学没有把导体的电阻和质量与导体的长度及横截面积联系起来,而认为与导体的长度成反比,从而误选B,这是没有经过数学推导而想当然的结果.
例3:微型吸尘器的直流电动机内阻一定,把它接入0.2V电压的电路时,电动机不转,测得流过电动机的电流强度是0.4A,若把它接入2V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1A.求:
(1)电动机正常工作时的输出功率.

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