3.1+導(dǎo)體的伏安特性曲線+課件-【知識(shí)精講精研】高二上學(xué)期物理粵教版（2019）必修第三冊(cè)

第三章恒定電流粵教版必修三第一節(jié)導(dǎo)體的伏安特性曲線新課導(dǎo)入

電閃雷鳴時(shí)，強(qiáng)大的電流使天空不時(shí)發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是為什么?提示：雷電是云層間或云層與地之間的電壓達(dá)到一定值時(shí)將空氣擊穿所產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，所形成的電流是瞬時(shí)電流。手電筒中因?yàn)殡娫吹淖饔?，小燈泡中有持續(xù)電流而持續(xù)發(fā)光。電路中的電流是怎樣形成的呢?電閃雷鳴時(shí)，強(qiáng)大的電流使天空不時(shí)發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是為什么?電流的產(chǎn)生原因A、B兩個(gè)導(dǎo)體，A帶正電荷，B帶負(fù)電荷，如果用一根導(dǎo)線H將A、B連接起來(lái)，導(dǎo)線H中會(huì)形成電流嗎？這個(gè)電流是持續(xù)存在的嗎？-BA-A++++++++_B_______當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電壓時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流。由于A得到電子，B失去電子，自由電子的定向移動(dòng)使兩個(gè)導(dǎo)體很快達(dá)到靜電平衡，形成等勢(shì)體。電流的產(chǎn)生原因怎么才能讓電路中有持續(xù)電流呢？導(dǎo)線中產(chǎn)生瞬時(shí)電流！HH

抽水機(jī)的工作原理水流水勢(shì)A水勢(shì)B瞬時(shí)的水流持續(xù)的水流如何形成持續(xù)的水流？AB連通器水勢(shì)A水勢(shì)B抽水機(jī)水流類比如何操作才能使導(dǎo)線H中有持續(xù)的電流呢？如果在A、B之間加入一個(gè)裝置P，它能不斷地從A取走電子，補(bǔ)充給B，使A、B之間始終保持一定的電勢(shì)差，這樣導(dǎo)線H中就會(huì)有持續(xù)的電流。電源的作用就是搬運(yùn)電荷，保持導(dǎo)線兩端的電勢(shì)差，從而保持電路中有持續(xù)的電流。電源AB連通器水勢(shì)A水勢(shì)B抽水機(jī)水流正極負(fù)極1.電源：能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置；2.作用：搬運(yùn)電荷，保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差(電壓),使電路有持續(xù)的電流。---+A++++++___B_____P--+類比抽水機(jī)（其它形式能轉(zhuǎn)化為電能）電源（1）存在自由電荷金屬導(dǎo)體——自由電子電解液——正、負(fù)離子氣體導(dǎo)電——正、負(fù)離子和自由電子形成電流的條件：PBA——_______———+++++++（2）導(dǎo)體兩端存在電壓（電勢(shì)差）當(dāng)導(dǎo)體兩端分別與電源的兩極連接時(shí)，導(dǎo)體兩端存在電壓，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流。形成電流的條件：電源中電勢(shì)高的一極是正極，電勢(shì)低的一極是負(fù)極。太陽(yáng)電池干電池鉛蓄電池鋰電池常見(jiàn)電源紐扣電池手機(jī)電池思考電閃雷鳴時(shí)，強(qiáng)大的電流使天空不時(shí)發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是為什么?電源將正極的負(fù)電荷不斷地搬運(yùn)到負(fù)極，使得電路中的電流能夠持續(xù)存在云層間放電完成之后，沒(méi)有電源能夠?qū)㈦姾稍俅螐囊粋€(gè)云層搬運(yùn)到另外一個(gè)云層，因此放電的電流就只能存在于這一瞬間【例題】關(guān)于電源以下說(shuō)法正確的是(

)A．電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極不斷地搬運(yùn)到正極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢(shì)差B．電源的作用就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能C．只要電路中有電源，電路中就一定有電流D．電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)用電器，也需要外界提供能量電源在搬運(yùn)電荷的過(guò)程中，需要克服電場(chǎng)力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．電路是否閉合？電源是對(duì)電路提供能量的裝置在電源內(nèi)部，將正極上的電子搬運(yùn)到負(fù)極，維持電勢(shì)差不變B如何描述電流的強(qiáng)弱呢？思考通過(guò)某段導(dǎo)體橫截面的電荷量Q跟所用時(shí)間t的比值叫做電流1、物理意義:表示電流的強(qiáng)弱程度4、國(guó)際單位:3、公式:(比值定義法)安培(A)1A=1C/s常用單位：毫安（mA）、微安（μA）5、方向:正電荷定向移動(dòng)的方向（電子流動(dòng)的反方向）＋＋＋

2、定義:電流（單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的電荷量）6、說(shuō)明（1）電流方向的規(guī)定：規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?

在電源外部的電路中,電流從電源的正極流向負(fù)極；在電源的內(nèi)部,電流是從電源的負(fù)極流向正極；形成閉合回路。（2）金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反.（3）電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是相同的，此時(shí)：即：公式中的Q為正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對(duì)值之和。I電流某電解池中，如果在1s內(nèi)共有5×1018個(gè)二價(jià)正離子和1×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)面積為0.1m2的某截面，那么通過(guò)這個(gè)截面的電流是(

)A．0

B．0.8A

C．1.6A

D．3.2AD

小試牛刀【例題】如圖所示，一根橫截面積為S的均勻長(zhǎng)直橡膠棒上帶有均勻的負(fù)電荷，每單位長(zhǎng)度上電荷量為q，當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于棒運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為（）A

從微觀的角度考慮，導(dǎo)體中電流的強(qiáng)弱，與哪些因素有關(guān)系呢？思考電流的微觀解釋1.猜測(cè)：電子的電荷量自由電子定向移動(dòng)的平均速率自由電子的密集程度導(dǎo)體的橫截面積導(dǎo)體的長(zhǎng)度……一段圓柱形導(dǎo)體：橫截面積為S，長(zhǎng)為l，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，每個(gè)電子的電荷量為e，自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v。Slv電流的微觀解釋2.建立模型電流的微觀解釋3.推導(dǎo)和解釋：Slvvtt時(shí)間內(nèi)，只有長(zhǎng)為vt的圓柱內(nèi)的電子能通過(guò)橫截面S。長(zhǎng)為vt的圓柱內(nèi)的自由電子總數(shù)N=nSvtt時(shí)間內(nèi)，通過(guò)橫截面S的總電荷量

q=Ne=neSvt電流I可以表示為：【微觀】電流的微觀表達(dá)式：I=nqSv

(v表示電荷定向移動(dòng)的速率)【宏觀】只適用純電阻電路（不包含電源）兩個(gè)公式的比較：

從微觀看,電流由導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)?自由電荷的電荷量（導(dǎo)體的材料決定），定向移動(dòng)的速度（電壓決定）,還與導(dǎo)體的橫截面積（形狀）決定?！纠}】有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線,通過(guò)的電流I=1A,已知銅的密度為ρ，銅的摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA,電子的電量為e，求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率。（可認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子）【例題】有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線,通過(guò)的電流I=1A,已知銅的密度為ρ，銅的摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA,電子的電量為e，求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率。（可認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子）【解析】設(shè)自由電子在導(dǎo)線內(nèi)定向移動(dòng)的速率是v。取一段導(dǎo)線，自由電子從它的左端定向移動(dòng)到右端的時(shí)間為t，則這段導(dǎo)線的長(zhǎng)度為vt，體積為vtS，質(zhì)量為ρvtS，則這段導(dǎo)線中的原子數(shù)(自由電子數(shù))為t時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量:

把這個(gè)式子代入

,得

解得

vtvSv【例題】有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流為I，設(shè)每單位長(zhǎng)度的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子，設(shè)每個(gè)自由電子的電荷量為q，此時(shí)電子定向移動(dòng)的速率為v，則在Δt時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)目可表示為（

）AC

【例題】如圖所示，將左邊的銅導(dǎo)線與右邊的鋁導(dǎo)線連接起來(lái)，已知鋁導(dǎo)線的橫截面積是銅導(dǎo)線橫截面積的兩倍，在銅導(dǎo)線上取一個(gè)截面A，在鋁導(dǎo)線上取一個(gè)截面B，若在1秒內(nèi)垂直地通過(guò)它們的電子數(shù)相等，那么，通過(guò)這兩個(gè)截面的(

)A．電流相等B．電流不相等C．自由電子定向移動(dòng)的速率相等D．自由電子定向移動(dòng)的速率不相等AD

環(huán)形電流環(huán)形電流的計(jì)算采用等效的觀點(diǎn),所謂等效電流,就是把電荷周期性地通過(guò)圓周上各處形成的電流看成持續(xù)不斷地通過(guò)圓周上各處時(shí)所形成的電流。對(duì)周期性運(yùn)動(dòng)的電荷,常取一個(gè)周期,利用I=

=

求等效電流?！纠}】半徑為R

的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過(guò)圓心的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流應(yīng)有(

)A．若ω不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B．若電荷量Q不變而使ω變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍C．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變大D．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變小AB【例題】安培提出了著名的分子電流假說(shuō)，根據(jù)這一假說(shuō)，電子繞原子核運(yùn)動(dòng)可等效為一環(huán)形電流。如圖為一分子電流模型，電量為e的電子以角速度ω繞原子核沿順時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，則該環(huán)形電流的大小和方向?yàn)椋ǎ〢．

，逆時(shí)針

B．

，順時(shí)針 C．

，逆時(shí)針

D．

，順時(shí)針A歐姆定律？知識(shí)回顧

導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比。1、內(nèi)容：2、表達(dá)式：

變形電阻：導(dǎo)體兩端的電壓跟通過(guò)的電流之比3.適用條件：金屬、電解液等純電阻導(dǎo)電；氣體導(dǎo)電、半導(dǎo)體導(dǎo)電及含電動(dòng)機(jī)、電解槽等電器不適用。同一導(dǎo)體或同一段純電阻電路（不含電源、電動(dòng)機(jī)、電解槽等電器的電路）選取一個(gè)金屬導(dǎo)體a，研究導(dǎo)體兩端的電壓隨導(dǎo)體中的電流的變化情況測(cè)量電路:測(cè)導(dǎo)體的電流、電壓SRAVA電路圖控制電路限流式分壓式研究導(dǎo)體中的電流隨導(dǎo)體兩端的電壓的變化情況先用導(dǎo)體A進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，移動(dòng)滑片改變通過(guò)導(dǎo)體的電流值，并記錄幾組I、U的值換用不同的導(dǎo)體B，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),記錄數(shù)據(jù)。通過(guò)導(dǎo)體的電流I/A00.100.200.300.400.50導(dǎo)體A兩端的電壓U/V00.901.802.603.54.6導(dǎo)體B兩端的電壓U/V00.631.251.872.493.00實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：SRAVA兩個(gè)金屬導(dǎo)體的U-I圖像：BA

I/A

U/V

金屬導(dǎo)體的U-I圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。同一個(gè)導(dǎo)體，不管電流、電壓怎樣變化，電壓跟電流之比都是一個(gè)常量，可寫(xiě)成R是一個(gè)只跟導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)而與通過(guò)的電流無(wú)關(guān)的物理量。R的值反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，故物理學(xué)中就把它叫作導(dǎo)體的電阻。圖中不同導(dǎo)體U-I圖像的傾斜程度不同，表明不同導(dǎo)體的R值不同。②定義式：①物理意義：反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用。③國(guó)際制單位：歐姆，符號(hào)ΩΩΩ1kΩ1MΩ

注意：R只跟導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)，與導(dǎo)體中的電流和導(dǎo)體兩端的電壓無(wú)關(guān)。電

阻

圖中不同導(dǎo)體U-I圖象的傾斜程度不同，表明不同導(dǎo)體的R值不同。那是誰(shuí)的電阻大呢？方法：比較夾角的大小=RARA>RBIUOAB)β)α斜率：KA==RB斜率：KB=在導(dǎo)體U-I圖象中，斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小。想一想K=R，不一定等于tanα

U-I圖像BA

I/A

U/V

在實(shí)際應(yīng)用中，常用橫坐標(biāo)表示電壓U縱坐標(biāo)表示電流I

I-U

圖像

圖中不同導(dǎo)體I-U圖象的傾斜程度不同，表明不同導(dǎo)體的R值不同。那是誰(shuí)的電阻大呢？UIOBA)β)α

在導(dǎo)體I-U圖象中，斜率反映了導(dǎo)體電阻的倒數(shù)的大小。想一想

∴RA>RB4.兩種圖像：IUOBAIUOBAk=R

在導(dǎo)體的U-I圖像中，斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小。在導(dǎo)體的I-U圖像中，斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小的倒數(shù)。U-I圖線I-U圖線伏安特性曲線他們的圖線可不可以是曲線呢？若是曲線又反映了什么特點(diǎn)？小燈泡的伏安特性曲線二極管的伏安特性曲線對(duì)于金屬導(dǎo)體，在溫度沒(méi)有顯著變化時(shí)，電阻幾乎是不變的，它的伏安特性曲線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，具有這種伏安特性的電學(xué)元件叫作線性元件。對(duì)于氣體導(dǎo)體（如日光燈管、霓虹燈管中的氣體）以及某些導(dǎo)電器件（如晶體管），電阻一般會(huì)隨電路電壓、電流的變化而變化，它的伏安特性曲線不是直線，這類電學(xué)元件叫作非線性元件。線性元件和非線性元件:專題控制電路——滑動(dòng)變阻器的兩種接法你能說(shuō)出滑動(dòng)變阻器的各個(gè)部件的名稱嗎？示意圖電路符號(hào)ABC或者DA、B是繞在絕緣桶上的兩個(gè)端點(diǎn)C、D是金屬桿的兩個(gè)端點(diǎn)電阻絲上能夠與滑片P接觸的地方，絕緣漆已被刮去，使滑片P能把金屬桿與電阻絲連接起來(lái)。新課導(dǎo)入

測(cè)量未知電阻時(shí)，需取同一電阻的多組電壓和電流值。此時(shí)可接入滑動(dòng)變阻器，能起到直接改變測(cè)量電阻的電流或電壓大小的作用，達(dá)到測(cè)多組數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)效果。那么，滑動(dòng)變阻器該如何接入電路呢？1.限流式：一上一下接線(一上兩下也可以)+-2.分壓式：一上兩下接線+-滑動(dòng)變阻器的兩種接法調(diào)節(jié)的方式有何不同？限流式分壓式（b）分壓式接法（通過(guò)變阻器改變用電器兩端的電壓，起調(diào)壓器的作用）（a）限流式接法

(通過(guò)變阻器改變電路中的電流，以控制電路中的電流)想一想PARB

PARB

變阻器的常規(guī)處理

——將變阻器從滑動(dòng)觸點(diǎn)P分成兩個(gè)部分，把一個(gè)完整的變阻器看成是由兩部分串聯(lián)組成的，如下圖所示。abPVabPA兩種接法的等效電路ABP限流式：直接串聯(lián)PARB分壓式：先并聯(lián)后串聯(lián)滑動(dòng)變阻器的兩種接法的比較02（2）這種接法的滑動(dòng)變阻器的接線方法你會(huì)嗎？參照實(shí)物圖畫(huà)出電路圖并連接實(shí)物圖，歸納接線方法?；瑒?dòng)變阻器的最大阻值偏?。贿x用最大阻值大的?！耙簧弦幌隆?，下邊接線柱接哪邊，哪邊電阻就有效。限流電路URABPRxUsRABRx想一想（1）如果滑片P從最右端移到最左端，通過(guò)Rx的電流無(wú)明顯變化，你認(rèn)為是什么原因？如果要增大Rx電流、電壓的調(diào)節(jié)范圍，應(yīng)如何選用滑動(dòng)變阻器？電流調(diào)節(jié)范圍：電壓調(diào)節(jié)范圍：限流接法選擇滑動(dòng)變阻器的一般原則：選擇比待測(cè)電阻大或相當(dāng)?shù)?。?）這種接法的滑動(dòng)變阻器的接線方法你會(huì)嗎？參照實(shí)物圖畫(huà)出電路圖并連接實(shí)物圖，歸納接線方法。不產(chǎn)生影響“一上，兩下”選擇最大阻值小的滑動(dòng)變阻器。