文档介绍：第七章恒定电流
第 1 课时电动势欧姆定律
基础知识归纳
(1)形成因素:是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的.
(2)方向:导线与电源连通后,导线内很快形成了沿导线方向的恒定电场.
(3)性质:导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同.
(1)导体形成电流的条件:①要有自由电荷;②导体两端形成电压.
(2)电流定义:通过导体横截面的电荷量跟这些电荷量所用时间的比值叫电流.
(3)电流的宏观表达式: I= ,适用于任何电荷的定向移动形成的电流.
(4)电流是标量但有方向,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向(或与负电荷定向移动的方向相反).单位:A, 1 A= 103 mA= 106 μA.
(5)电流的微观表达式: I=nqvS ,n是单位体积内的自由电荷数,q是每个自由电荷电荷量,S是导体的横截面积,v为自由电荷的定向移动速率.
说明:导体中三种速率:定向移动速率非常小,约10-5 m/s;无规律的热运动速率较大,
约105 m/s;电场传播速率非常大,为3×108 m/s.
(1)电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置;
(2)电源电动势是表示电源将其他形式的能转化为电能的本领的大小的物理量;
(3)电源电动势E在数值上等于非静电力把1 C正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功,即 E=W/q ;
(4)电源电动势和内阻都由电源本身的性质决定,与所接的外电路无关.
(1)内容:导体中的电流跟导体两端电压成正比,跟导体的电阻成反比.
(2)公式: I= .
(3)适用条件: .
(4)图象
注意I-U曲线和U-I曲线的区别:对于电阻一定的导体,图中两图都是过原点的直线,I-U图象的斜率表示电阻的倒数,U-,电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线,但部分电路的欧姆定律还是适用.
重点难点突破
一、公式I=q/t和I=nqSv的理解
I=q/t是电流的定义式,:在电解液导电
时,是正、负离子向相反方向定向移动形成电流,q应是两种电荷的电荷量绝对值之和,电流方向为正电荷定向移动的方向.
I=nqvS是电流的微观表达式(n为单位体积内的自由电荷个数,S为导线的横截面积,v为自由电荷的定向移动速率,约10-5 m/s).
二、电动势和电压的关系
电动势和电压这两个物理量尽管有着相同的单位,而且都是描述电路中能量转化的物理量,但在能量转化方式上和决定因素上有本质的区别:
(UAB=),是将电能转化为其他形式的能的本领;电源电动势表示非静电力做功(E=),是把其他形式的能转化为电势能的本领.
:电压由电源和导体的连接方式决定;电动势由电源本身的性质决定,与所接的外电路无关.
三、伏安特性曲线及其应用
电阻恒定不变的导体,它的伏安特性曲线是直线,如右图中a、b两直线所示,具有这种伏安特性曲线的电学元件叫线性元件,,它的伏安特性曲线是曲线,如图中c所示,这类电学元件叫非线性元件,导体c的电阻随电压升高而减小.
,不能用直线的倾角的正切来求,原因是物理图象坐标轴单位长度是可以表示不同大小的电压或电流,而应用R=求电阻.
,其伏安特性如下图所示.
由于金属导体是纯电阻,所以欧姆定律仍然适用,伏安特性曲线上某一点的纵坐标和横坐标的比值,即曲线的割线斜率表示了导体的电阻(图甲)或导体的电阻的倒数(图乙).
典例精析
=q/t和I =nqvS的理解和应用
【例1】来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800 kV的直线加速器加速,形成电流强度为1 =×10-19 ,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n1和n2,则n1∶n2= .
【解析】按定义,I=,所以==×1015
由于各处电流相同,设这段长度为l,其中的质子数为n个,则由I=和t=得I=,所以n
∝.而v2=2as,所以v∝,所以=
【答案】×1015;2∶1
【思维提升】解决本题的关键是:(1)正确把握电流强度的概念 I=q/t和q=ne.
(2)善于将运动学知识和电流强度的定义式巧妙