恒定電流復習課公開課教案

1、 第一節(jié) 恒定電流基本概念和定律 2014-12-10 林小武一、復習目標1掌握電流、電阻、電功、電熱、電功率等基本概念；2掌握部分電路歐姆定律、電阻定律3知道電阻率與溫度的關系，了解半導體及其應用，超導及其應用二、難點剖析一、電流：1.定義：電荷的定向運動。2.形成條件：導體兩端有電壓。（1）導體提供大量的自由電荷。金屬導體中的自由電荷是自由電子，電解液中的自由電荷是正、負離子。（2）導體兩端加電壓就在導體中建立了電場。3、電流的強弱電流I（1）定義：過導體橫截面的電量Q與通過這些電量所用的時間t的比值。即（2）單位：安培，符號是A，通常單位還有毫安、微安1A=103mA=106A4、決定電

2、流大小的微觀量設導體的橫截面是S，導體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)是n，每個電荷的電量為q，電荷定向移動的速率為v，則在時間t內(nèi)通過的電流I=neSv5、區(qū)分三種速率：（1）電流傳導速率：既電場的傳播速率，等于光速3×m/s。（2）電荷定向移動速率：I=neSv中的v是電荷定向移動的速率約為m/s（機械運動速率）。（3）電荷無規(guī)則熱運動的速率大約是m/s6、歸納一下和電流有關的各種表達式 I=neSv (微觀) 3、電流的分類：（1）直流電：方向保持恒定的電流。（2）恒定電流：大小和方向均保持不變的電流。（3）交流電：方向均隨時間周期性變化的電流。（4）正弦交流電：大小方向均隨時間按正弦

3、規(guī)律變化的電流。典型例題金屬導體中電流的計算：【例題1】如圖所示，橫截面積為S的導體中，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，每個電子的電量為e，在電場力的作用下電子以速度v定向移動。求導體中的電流。如果導體中單位長度內(nèi)的自由電子數(shù)為n，則導體中的電流又是多少？（答案：I=neSvI=nve）這個公式只適用于金屬導體，千萬不要到處套用電解液導電電流的計算：【例題2】電解液導電中，如果5s內(nèi)沿相反方向通過導體橫截面的正負離子的電量均為5C，則電解液中的電流為多少？ （答案：I=2A）環(huán)形電流的計算【例題3】氫原子的核外只有一個電子，設電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運動。已知電子的電荷量為e，運

4、動速率為v，求電子繞核運動的等效電流多大？二、電阻：1.定義： 國際單位 常用的位還有（k）（M）： 1 k=103 1 M=106 2.意義：反映了導體的導電性能，即導體對電流的阻礙作用。3.決定式（電阻定律：溫度一定時導體的電阻R與它的長度L成正比，與它的橫截面積S成反比）： 4.決定因素：導體的材料與形狀，另外與溫度亦有關系。三、電阻率：1.定義： 2.意義：反映了材料的導電性能。3.決定因素：材料的種類、溫度。 4.導體、半導體材料電阻率的特點：金屬的電阻率隨著溫度的升高而增大。半導體的電阻率隨溫度的升高而減小。錳銅合金和鎳銅合金的電阻率隨溫度變化極小，用制作標準電阻。超導現(xiàn)象和超導體

5、：當溫度降低到絕對零度附近時，某些材料的電阻突然減小到無法測量的程度，可以認為電阻突然變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象叫做超導現(xiàn)象，能夠發(fā)生超導現(xiàn)象的導體稱為超導體。四、歐姆定律：1.內(nèi)容：通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比。IU圖22.表達式：或或3.適用條件：金屬或電解液導電。 五、伏安特性曲線：1.定義：導體的電流隨電壓變化的關系曲線叫做伏安特性曲線。如圖22.意義：斜率的倒數(shù)表示電阻。3.對于金屬、電解液在不考慮溫度的影響時其伏安特性曲線是過原點的傾斜的直線，這樣的導體叫線性導體，否則為非線性導體。典型例題【例題4】. 兩根完全相同的金屬導線，如果把其中的一根均勻拉長到原來的4倍

6、，把另一根導線對折后絞合起來，則它們的電阻之比為： 。【例題5】.如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab=10 cm，bc=5 cm，當將A與B接入電壓為U的電路中時，電流強度為1 A，若將C與D接入電壓為U的電路中，則電流為（A）A.4 AB.2 A C.AD.A【例題6】下圖所列的4個圖象中，最能正確地表示家庭常用的白熾電燈在不同電壓下消耗的電功率P與電壓平方U2之間的函數(shù)關系的是以下哪個圖象PU2oPU2oPU2oP U2o A. B. C. D.【例題7】甲、乙兩根保險絲均為同種材料制成，直徑分別是d10.5 mm和d21 mm，熔斷電流分別為2.0 A和6.0 A，把以上兩根保險絲

7、各取等長一段并聯(lián)后再接入電路中，允許通過的最大電流是()A6.0 A B7.5 A C10.0 A D8.0 A六、電功：1、定義：電功即導體內(nèi)的自由電荷在導體內(nèi)的電場中定向移動時電場力對其所做的功，也常說成電流做的功，簡稱電功。2、實質(zhì)：是電場力對電荷做功，反映了電能和其它形式能的相互轉化。電流做了多少功，就有多少電能轉化為其它形式的能。3、定義式：W=UIt即電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U，電路中的電流I和通電時間t三者的乘積。4、在國際單位制中，電功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J。電功的常用單位有：千瓦時，俗稱“度”，符號是kW·h。1kW·h表示功

8、率為1 kW的用電器正常工作1h所消耗的電能。1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J七、電功率1、定義：單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率2、定義式：P=UI3、單位：瓦（W）、千瓦（kW）4、額定功率：用電器正常工作的（最大）功率。用電器上通常標明的功率即指其額定功率。5、實際功率：用電器工作時其兩端的電壓往往不等于額定電壓，此時用電器的功率即為實際功率，不等于額定功率。八、焦耳定律1、電熱：其微觀解釋是：電流通過金屬導體時，自由電子在加速運動過程中頻繁與正離子相碰，使離子的熱運動加劇，而電子速率減小，可以認為自由電子只以某一速率定向

9、移動，電能沒有轉化為電子的動能，只轉化為內(nèi)能。2、焦耳定律：電流通過導體時產(chǎn)生的熱量（電熱），跟電流的平方、導體的電阻和通電時間成正比，公式為Q=I2Rt4、熱功率：單位時間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率5、電功率與熱功率之間的關系在純電阻電路（純電阻元件：電流通過用電器做功以發(fā)熱產(chǎn)生內(nèi)能為目的的電學元件中，如電熨斗、電爐子等），電功率和熱功率相等。在非純電阻電路（非純電阻元件：電流通過用電器做功以轉化為除內(nèi)能以外的其它形式的能為目的，發(fā)熱不是目的，而是不可避免的能量損失。電機、電風扇、電解槽等）中，電功率和熱功率不相等：由于電能除了轉化為電熱以外還同時轉化為機械能或化學能等其它能，所以電功必然大于電

10、熱：W>Q，這時電功只能用W=UIt計算，電熱只能用Q=I 2Rt計算，兩式不能通用。6、實際功率和額定功率用電器在額定電壓下的功率叫做額定功率：用電器在實際電壓下的功率叫做實際功率：7、電動機三種功率： 典型例題【例題8】一盞電燈直接接在恒定的電源上，其功率為100W，若將這盞燈先接上一段很長的導線后，再接在同一電源上，在導線上損失的電功率是9W，那么此時電燈實際消耗的電功率將()A.大于91WB.小于91WC.等于91WD.條件不足，無法確定【例題9】. 某一電動機，當電壓U1=10V時帶不動負載，因此不轉動，這時電流為I1=2A。當電壓為U2=36V時能帶動負載正常運轉，這時電流為

11、I2=1A。求這時電動機的機械功率是多大？（三）小結：對本節(jié)內(nèi)容做簡要小結（四）鞏固新課：1、復習課本內(nèi)容        2、完成課標訓練內(nèi)容1.電流電流的定義式： 決定式：I電流的 微觀表達式I=nqvS注意：在電解液導電時，是正負離子向相反方向定向移動形成電流，在用公式Iqt計算電流強度時應引起注意。2.電阻定律導體的電阻R跟它的長度l成正比，跟它的橫截面積S成反比。（1）是反映材料導電性能的物理量，叫材料的電阻率（反映該材料的性質(zhì)，不是每根具體的導線的性質(zhì)）。單位是m。（2）純金屬的電阻率小，合金的電阻率大。

12、材料的電阻率與溫度有關系： 金屬的電阻率隨溫度的升高而增大（鉑較明顯，可用于做溫度計）；合金錳銅、鎳銅的電阻率幾乎不隨溫度而變，可用于做標準電阻。半導體的電阻率隨溫度的升高而減?。崦綦娮琛⒐饷綦娮瑁?。有些物質(zhì)當溫度接近0 K時，電阻率突然減小到零這種現(xiàn)象叫超導現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導現(xiàn)象的物體叫超導體。材料由正常狀態(tài)轉變?yōu)槌瑢顟B(tài)的溫度叫超導材料的轉變溫度TC。3.歐姆定律（適用于金屬導體和電解液，不適用于氣體導電）。4.電功和電熱（1）對純電阻而言，電功等于電熱：W=Q=UIt=I 2R t=（2）對非純電阻電路（如電動機和電解槽），由于電能除了轉化為電熱以外還同時轉化為機械能或化學能等其它能，

13、所以電功必然大于電熱：W>Q，這時電功只能用W=UIt計算，電熱只能用Q=I 2Rt計算，兩式不能通用。三、典型例題1在10 s內(nèi)通過電解槽某一橫截面向右遷移的正離子所帶的電量為2 C，向左遷移的負離子所帶的電量為3 C求電解槽中電流強度的大小。解：電解槽中電流強度的大小應為IA0.5 A2 來自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零），經(jīng)一加速電壓為800kV的直線加速器加速，形成電流強度為1mA的細柱形質(zhì)子流。已知質(zhì)子電荷e=1.60×10-19C。這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為_。假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處，各取一段極短的相等長度

14、的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1n2=_。L4L質(zhì)子源v1 v2解：按定義，由于各處電流相同，設這段長度為l，其中的質(zhì)子數(shù)為n個，則由。而3 實驗室用的小燈泡燈絲的I-U特性曲線可用以下哪個圖象來表示：A. B. C. D.I I I Io U o U o U o U 解：燈絲在通電后一定會發(fā)熱，當溫度達到一定值時才會發(fā)出可見光，這時溫度能達到很高，因此必須考慮到燈絲的電阻將隨溫度的變化而變化。隨著電壓的升高，電流增大，燈絲的電功率將會增大，溫度升高，電阻率也將隨之增大，電阻增大，。U越大I-U曲線上對應點于原點連線的斜率必然越小，選A。4 某一電動機，當電壓U1=10V時帶不動

15、負載，因此不轉動，這時電流為I1=2A。當電壓為U2=36V時能帶動負載正常運轉，這時電流為I2=1A。求這時電動機的機械功率是多大？解：電動機不轉時可視為為純電阻，由歐姆定律得，這個電阻可認為是不變的。電動機正常轉動時，輸入的電功率為P電=U2I2=36W，內(nèi)部消耗的熱功率P熱=5W，所以機械功率P=31W5.如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab=10 cm，bc=5 cm，當將A與B接入電壓為U的電路中時，電流強度為1 A，若將C與D接入電壓為U的電路中，則電流為（A）A.4 AB.2 A C.AD.A6.如圖所示，兩段材料相同、長度相等、但橫截面積不等的導體接在電路中，總電壓為U，則

16、.（D）通過兩段導體的電流相等兩段導體內(nèi)的自由電子定向移動的平均速率不同細導體兩端的電壓U1大于粗導體兩端的電壓U2細導體內(nèi)的電場強度大于粗導體內(nèi)的電場強度A.B. C.D.7.家用電熱滅蚊器電熱部分的主要器件是PCT元件，PCT元件是由鈦酸鋇等導體材料制成的電阻器，其電阻率與溫度t的關系如圖所示.由于這種特性，PCT元件具有發(fā)熱、控溫雙重功能.對此，以下判斷中正確的是(AD)A.通電后，其電功率先增大后減小 B.通電后，其電功率先減小后增大C.當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1或t2不變D.當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1至t2間的某一值不變四、同步練習1.關于

17、電阻率，下列說法中不正確的是A.電阻率是表征材料導電性能好壞的物理量，電阻率越大，其導電性能越好B.各種材料的電阻率都與溫度有關，金屬的電阻率隨溫度升高而增大C.所謂超導體，當其溫度降低到接近絕對零度的某個臨界溫度時，它的電阻率突然變?yōu)榱鉊.某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常都用它們制作標準電阻2下圖所列的4個圖象中，最能正確地表示家庭常用的白熾電燈在不同電壓下消耗的電功率P與電壓平方U 2之間的函數(shù)關系的是以下哪個圖象PU2oPU2oPU2oP U2o A. B. C. D.3.如圖1283所示，a、b、c、d是滑動變阻器的4個接線柱，現(xiàn)把此變阻器串聯(lián)接入電路中并要求滑片P向接線柱

18、c移動時，電路中的電流減小，則接入電路的接線柱可能是A.a和bB.a和cC.b和cD.b和d4.一個標有“220 V、60W”的白熾燈泡，加上的電壓U由零逐漸增大到220 V，在此過程中，電壓（U）和電流（I）的關系可用圖象表示，題中給出的四個圖線中，肯定不符合實際的是5.一根粗細均勻的導線，兩端加上電壓U時，通過導線中的電流強度為I，導線中自由電子定向移動的平均速度為v，若導線均勻拉長，使其半徑變?yōu)樵瓉淼模俳o它兩端加上電壓U，則A.通過導線的電流為 B.通過導線的電流為C.自由電子定向移動的平均速率為 D.自由電子定向移動的平均速率為6.在電解槽中，1 min內(nèi)通過橫截面的一價正離子和一價

19、負離子的個數(shù)分別為1.125×1021和7.5×1020，則通過電解槽的電流為_.7.若加在導體兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼臅r，導體中的電流減小0.2 A，如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，則導體中的電流將變?yōu)開.8.如圖所示，電源可提供U=6 V的恒定電壓，R0為定值電阻，某同學實驗時誤將一電流表（內(nèi)阻忽略）并聯(lián)于Rx兩端，其示數(shù)為2 A，當將電流表換成電壓表（內(nèi)阻無限大）后，示數(shù)為3 V，則Rx的阻值為_.9.將阻值為16 的均勻電阻絲變成一閉合圓環(huán)，在圓環(huán)上取Q為固定點，P為滑鍵，構成一圓形滑動變阻器，如圖1288所示，要使Q、P間的電阻先后為4 和3 ，則對應的角應分別是_和_.

20、 10.某一直流電動機提升重物的裝置，如圖所示，重物的質(zhì)量m=50kg，電源提供給電動機的電壓為U=110V，不計各種摩擦，當電動機以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物時，電路中的電流強度I=5.0A，求電動機的線圈電阻大?。ㄈ=10m/s2）.11.甲、乙兩地相距6 km，兩地間架設兩條電阻都是6 的導線.當兩條導線在甲、乙兩地間的某處發(fā)生短路時，接在甲地的電壓表，如圖所示，讀數(shù)為6 V，電流表的讀數(shù)為1.2 A，則發(fā)生短路處距甲地多遠？12.某用電器離電源L m，線路上電流為I A，若要求線路上電壓不超過U V，輸電線電阻率為·m，則該輸電線的橫截面積需滿足什么條件?13.

21、如圖所示是一種懸球式加速度儀.它可以用來測定沿水平軌道做勻加速直線運動的列車的加速度.m是一個金屬球，它系在細金屬絲的下端，金屬絲的上端懸掛在O點，AB是一根長為l的電阻絲，其阻值為R.金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計.電阻絲的中點C焊接一根導線.從O點也引出一根導線，兩線之間接入一個電壓表 （金屬絲和導線電阻不計）.圖中虛線OC與AB相垂直，且OC=h，電阻絲AB接在電壓恒為U的直流穩(wěn)壓電源上.整個裝置固定在列車中使AB沿著車前進的方向.列車靜止時金屬絲呈豎直狀態(tài).當列車加速或減速前進時，金屬線將偏離豎直方向，從電壓表的讀數(shù)變化可以測出加速度的大小.（1）當列車向右做勻加速直線運動時，試寫出

22、加速度a與角的關系及加速度a與電壓表讀數(shù)U的對應關系.（2）這個裝置能測得的最大加速度是多少?參考答案1.A 2.C3.CD 4.ACD 5.BC6.5 A 7.1.2 A 8.3 9.;或.圓形滑動變阻器Q、P之間的電阻為兩段圓弧的電阻R1、R2并聯(lián)所得的總電阻，找出總電阻與關系即可求解.10.r=4 11.2.5 km 12.S13.（1）小球受力如圖所示，由牛頓定律得：a=gtan.設細金屬絲與豎直方向夾角為時，其與電阻絲交點為D，CD間的電壓為U，則，故得a=gtan=g·.（2）因CD間的電壓最大值為U/2，即Umax=U/2，所以amax=g.第1課時 基本概念與規(guī)律基礎

23、過關18一、電流：1.定義：電荷的定向運動。2.形成條件：導體兩端有電壓。（1）導體提供大量的自由電荷。金屬導體中的自由電荷是自由電子，電解液中的自由電荷是正、負離子。（2）導體兩端加電壓就在導體中建立了電場。3.電流的大小電流強度簡稱電流：（1）宏觀定義：（2）微觀定義：（3）國際單位：安培A4.電流的方向：規(guī)定為正電荷定向運動的方向相同。5.電流是標量。6.電流的分類：方向不隨時間變化的電流叫直流，方向隨時間變化的電流叫交流，大小方向都不隨時間變化的電流叫做穩(wěn)恒電流。二、電阻：1.定義： 國際單位2.意義：反映了導體的導電性能，即導體對電流的阻礙作用。3.決定式（電阻定律）： 4.決定因素

24、：導體的材料與形狀，另外與溫度亦有關系。三、電阻率：1.定義： 2.意義：反映了材料的導電性能。3.決定因素：材料的種類、溫度。 4.導體、半導體材料電阻率的特點：四、歐姆定律：IU圖10-1-11.內(nèi)容：通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比。2.表達式：或或3.適用條件：金屬或電解液導電。 五、伏安特性曲線：1.定義：導體的電流隨電壓變化的關系曲線叫做伏安特性曲線。如圖10-1-12.意義：斜率的倒數(shù)表示電阻。3.對于金屬、電解液在不考慮溫度的影響時其伏安特性曲線是過原點的傾斜的直線，這樣的導體叫線性導體，否則為非線性導體?？键c突破1.電阻定律的應用：在討論導體形變引起電

25、阻變化時要注意導體體積通常不變。2.歐姆定律的應用:注意電壓、電流、電阻的同一性。3.關于導體的伏安特性曲線：注意橫縱坐標的意義。 典型例題例1. 一個電阻元件兩端電壓是1.5V時，通過它的電流是4.5mA，如果這個電阻元件兩端加的電壓為24V時，20秒內(nèi)有多少電子通過這個電阻器。解析：由題意可知，電阻器的電阻是不變的，設為R。通過歐姆定律及U1=1.5V，I1=4.5mA即可求得電阻。再用歐姆定律又可求出時，通過電阻器的電流為 從電流的定義出發(fā)通過導體的電量可求得20s內(nèi)通過電阻器的電量Q，每個電子所帶電量 可求得通過導體的電子數(shù)n。當然考慮到對同一個電阻元件用歐姆定律可以用比例法求解，這樣

26、可能會簡單一些。根據(jù)歐姆定律有（1）式除以（2）式得電流的定義得通過的電子數(shù) 變式訓練1： 某電解池，如果1s內(nèi)共有5×1018個二價正離子和1×1019個一價負離子通過某截面，那么通過這個截面的電流是（ ）A.0A B.0.8A C.1.6A D.3.2A答D例2. 兩根完全相同的金屬導線，如果把其中的一根均勻拉長到原來的4倍，把另一根導線對折后絞合起來，則它們的電阻之比為： 。解析：解析：金屬導線原來的電阻為 拉長后l1=4l，因為總體積V=LS保持不變，所以截面積，對折后L2=L/2，截面積S2=2S 則后來兩導線的電阻之比R1:R2=64:1點評：某一導體形狀改變后

27、，討論其電阻變化要抓住要點(1)電阻率不變；(2)總體積不變。0.3變式訓練2：將截面均勻、長為L、電阻為R的金屬導線截去，再拉長至L，則導線電阻變?yōu)?)A. B.C.D.Nr答案：C例3. 如圖10-1-2所示的I-U圖象對應的兩個導體：I/A0.30.20.112圖10-1-2電阻之比R1：R2= ；若兩導體中的電流相等（不為0）時，電壓之比U1：U2= ；若兩導體中的電壓相等（不為0）時，電流之比I1：I2= .解析：(1)在I-U圖象中為直線斜率 ，故，于是得，, , 故R1:R2=3:1(2)由歐姆定律可得U=IR，當I相同時，UR，故U1 :U2=R1:R2=3：1 圖10-1-3

28、(3)根據(jù)歐姆定律：I=U/R，當U相同時，故I1:I2=R2:R1=1：3也可由圖象直接得出變式訓練3：如圖10-1-3所示，P為一塊均勻的半圓形合金片將它按圖甲的方式接在A、B之間時，測得它的電阻為R，若將它按圖乙的方式接在A、B之間時.這時的電阻應是()A.RB.2RC.3RD.4R答：D(點撥:甲圖等效為個四分之一圓導體的并聯(lián)，乙圖等效為2個四分之一圓導體的串聯(lián))第2課時 電功和電熱基礎過關一、電功：1.定義：電荷在電場力的作用下運動，電場力會對電荷做功，把電場力做的功簡稱電功，又稱電流做的功。2.意義：反映了電路消耗電能的多少，即把電能轉化為其它形式的能的多少。3.計算公式： 國際單

29、位：J，常用單位：度。二、電功率：1.定義：電功跟完成電功所用時間的比值。2.意義：反映了電路消耗電能的快慢，即把電能轉化為其它形式的能的快慢。3.計算公式：三、電熱：1.定義：電流流過導體要發(fā)熱（熱效應），這個熱叫做電熱，又叫焦耳熱。2.意義：反映了電路把電能轉化為內(nèi)能的多少。3.計算公式： （焦耳定律)四、發(fā)熱功率：1.定義：電熱跟產(chǎn)生電熱所用時間的比值。2.意義：反映了電路把電能轉化為內(nèi)能的快慢。3.計算公式： 考點突破電功和電熱的關系1.對于純電阻電路：2.對于非純電阻電路：典型例題例1. 某一電動機，當電壓U1=10V時帶不動負載，因此不轉動，這時電流為I1=2A。當電壓為U2=36V時能帶動負載正常運轉，這時電流為I2=1A。求這時電動機的機械功率是多大？解：電動機不轉時可視為為純電阻，由歐姆定律得，這個電阻可認為是不變的。電動機正常轉動時，輸入的電功率為P電=U2I2=36W，內(nèi)部消耗的熱功率P熱=5W，所以機械功率P=31W由這道例題可知：電動機在啟動時電流較大，容易被燒壞；正常運轉時電流反而較小變式訓練1：某商場安裝了一臺傾角為30°的自動扶梯，該扶梯在