第七章第1单元 基本概念和定律

第七章第1单元 基本概念和定律内容摘要：

1、第七章 恒定电流知识网络：第 1 单元 基本概念和定律一、导体两端有持续的电压 2、有可以自由移动的电荷金属导体自由电子 电解液正负离子 气体正负离子、自由电子方向：正电荷的定向移动的方向导体中电流由高电势流向低电势，电流在电源外部由正极流向负极二、电流强度（I 标量）表示电流的强弱。 通过导体某一截面的电量 q 跟通过这些电量所用时间的比值，叫电流强度，简称电流。 1、定义式： 适用于任何电荷的定向移动形成的电流。 位：1 C / s = 1 A 1 A 10 3 1 10 3 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 计算电流强度时应引起注意。 2、电流的微观表达式 2、已知：粒子电量 q 导体截面积 位体积的粒子的个数）n 推导： 对于金属导体有 I=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 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 3108m/s） ，这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。 三、欧姆定律1、内容：导体中的电流强度跟导体两端的电压 U 成正比，跟导体的电阻 R 成反比2、公式： 、R 电阻，1V / A 1 1 1000 1 1000本身性质决定4、适用范围：对金属导体和电解液适用，对气体的导电不适用5、电阻的伏安特性曲线：注意 线和 线的区别。 还要注意：当 3、考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。 导体电阻 R 跟它的长度 l 成正比，跟横截面积 S 成反比。 （1） 是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率（反映该材料的性质，不是每根具体的导线的性质）。 单位是 m。 （2）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。 材料的电阻率与温度有关系：金属的电阻率随温度的升高而增大（可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧，对自由电子的定向移动的阻碍增大。 ）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。 半导体的电阻率随温度的升高而减小（可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电，温度升高时半导体中的自由电子和空 4、穴的数量增大，导电能力提高）。 有些物质当温度接近 0 K 时，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 国科学家在 1989 年把 30K。 现在科学家正努力做到室温超导。 注意：公式 R 是电阻的定义式，而 R= 是电阻的决定式 R 与 U 成正比或 R 与反比的说法是错误的，导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定，一旦导体给定，即使它两端的电压 U0，它的电阻仍然照旧存在。 五 此是 W=焦耳定律，电热 Q=微观解释是：电流通过金属导体时，自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰，使离子的热运动加剧，而电子速率 5、减小，可以认为自由电子只以某一速率定向移动，电能没有转化为电子的动能，只转化为内能。 1、电功和电功率电功：电场力对运动电荷所做的功，也叫做电流所做的功适用于任何电路量转化：把电能转化成其他形式的能2、电热和热功率（焦耳定律）电流通过导体时，释放的热量适用于任何电路量转化：电能转化为内能3、纯电阻电路（一来一去，电能全部转化成内能（电阻、灯泡、电炉、电烙铁） ）引：真空中和电阻中电流作功把电能转变为其它形式的能的不同（动能、内能、机械能、化学能等） 24、非纯电阻电路（一来多去电能的一部分转化成热能（电动机、电解槽，电感，电容）WI 2 R t其他形式的能量，即、对于电动机 I 2 R 机械 内 6、耗功率 输出功率总功率 热功率 机械功率消耗功率 损失功率 有用功率 动机，U220V，I50A，R：电功率 p20511 热功率 pI 2 R50 2 1】下 图 所 列 的 4 个 图 象 中 ， 最 能 正 确 地 表 示 家 庭 常 用 的 白 炽 电 灯 在 不 同 电 压 下 消 耗 的电 功 率 P 与 电 压 平 方 U 2之 间 的 函 数 关 系 的 是 以 下 哪 个 图 象A. B. C. 此 图 象 描 述 P 随 U 2变 化 的 规 律 ， 由 功 率 表 达 式 知 ： ， U 越 大 ， 电 阻 越 大 ， 象 上 对 应 点 与 原 点 连 线 的 斜 率 7、越 小。 选 C。 6、关于用电器的额定值问题额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定功率，流经它的电流就是它的额定电流。 如果用电器在实际使用时，加在其上的实际电压不等于额定电压，它消耗的功率也不再是额定功率，在这种情况下，一般可以认为用电器的电阻与额定状态下的值是相同的，并据此来进行计算。 【例 2】 某电动机，电压 0V 时带不动负载，不转动，电流为 A。 当电压为6V 时能带动负载正常运转，电流为 A。 求这时电动机的机械功率是多大。 解：电动机不转时可视为为纯电阻，由欧姆定律得， ，这个电阻可认为51动机正常转动时，输入的电功率为 P 电 =6W，内部消 8、耗的热功率 P 热 =5W，所以机械功率 P=31动机在启动时电流较大，容易被烧坏；正常运转时电流反而较小。 【例 3】某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量 m=50源提供给电动机的电压为 U=110V，不计各种摩擦，当电动机以 v=s 的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度 I=电动机的线圈电阻大小（取 g=10m/解析：电动机的输入功率 P 动机的输出功率 P1=动机发热功率 22=P - 代入数据解得电动机的线圈电阻大小为 r=4【例 4】 来自质子源的质子（初速度为零） ，经一加速电压为 800直线加速器加速，形成电流强度为 1细柱形质子流。 已知质子电荷 e=0束质子流 9、每秒打到靶上的质子数为_。 假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距 L 和 4L 的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为 _。 解：按定义， , 1这段长度为 l，其中的质子数为 n 个，而 ,得和 12,221列说法中不正确的是 阻率越大， 超 导 体 ， 当 其 温 度 降 低 到 接 近 绝 对 零 度 的 某 个 临 界 温 度 时 ， 它 的 电 阻 率 突 然变 为 所 示 ， 厚 薄 均 匀 的 矩 形 金 属 薄 片 边 长 0 当 将 A 与 B 接 入 电 压 为U 的 电 路 中 时 ， 电 流 强 度 为 1 A， 若 将 C 10、 与 D 接 入 电 压 为 U 的 电 路 中 ， 则 电 流 为 C. A D. 段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中，总电压为 U，则.通过两段导体的电流相等两段导体内自由电子定向移动的平均速率不同细导体两端的电压 2细导体内的电场强度大于粗导体内的电场强度A. B. C. D.端加上电压 U 时，通过导线中的电流强度为 I，导线中自由电子定向移动的平均速度为 v，若导线均匀拉长，使其半径变为原来的 ，再给它两端21加上电压 U，则 滑动变阻器的滑键从最左端向右滑过 2R/3 时，电压表的读数由 电源内阻不计，则下列说法中正确的是 的电流增大为原来的 2 的阻值减小到零， 11、则电压表的示数为 021和 020，源可提供 U=6 V 的恒定电压， 同学实验时误将一电流表（内阻忽略）并联于 示数为 2 A，当将电流表换成电压表（内阻无限大）后，示数为 3 V，则 6 的均匀电阻丝变成一闭合圆环，在圆环上取 Q 为固定点， P 为滑键，构成一圆形滑动变阻器，如图 1288 所示，要使 Q、 P 间的电阻先后为 4 和 3 ，则对应的 角应分别是_和_. 两地相距 6 地间架设两条电阻都是 6 两地间的某处发生短路时，接在甲地的电压表，如图所示，读数为 6 V，电流表的读数为 ，则发生短路处距甲地多远。 m，线路上电流为 I A，若要求线路上电压不超过 U V，输电线电阻率为 m，则该输电线的横截面积需满足什么条件?m 是一个金属球，它系在细金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在 一根长为 l 的电阻丝，其阻值为 点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表 （金属丝和 图中虚线 垂直，且 OC=h，电阻丝 在电压恒为 U B 属线将偏离竖直方向 ，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小.（1）当列车向右做匀加速直线运动时，试写出加速度 a 与 角的关系及加速度 a 与电压表读数 U的对应关系.（2）这个装置能测得的最大加速度是多少? L。