第06講電源和電流、導(dǎo)體的電阻

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學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.理解電源和電流、導(dǎo)體的電阻的概念、定義式、單位

2.掌握不同情況下電流和電阻的計(jì)算

1雷基礎(chǔ)知￡

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【基礎(chǔ)知識】

一、電源

1.定義：電源是能不斷把電子從正極搬運(yùn)到負(fù)極的裝置。

2.作用：

⑴移送電荷，使電源正、負(fù)極間有一定的電勢差。

⑵使電路中有持續(xù)的電流。

二、恒定電流

1.恒定電場：

(1)由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場。

⑵形成：當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí),導(dǎo)線中的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的

電荷共同形成的。

⑶特點(diǎn):任何位置的電荷分布和電場強(qiáng)度都不隨時(shí)間變化。

2.恒定電流:大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流。

三、對電流的理解

1.電流的形成:

⑴形成原因：電荷的定向移動(dòng)。

(2)形成條件：導(dǎo)體兩端有電壓。

⑶電路中產(chǎn)生持續(xù)電流的條件：電路中有電源且電路閉合。

2.電流的方向

規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍瑒t負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向與電流

的方向相反，金屬導(dǎo)體中自由移動(dòng)的電荷是自由電子，故電流的方向與自由電子

定向移動(dòng)的方向相反。

3.電流的大小

(1)定義式：/=：

(3)電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)的方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成

的電流方向是相同的，應(yīng)用，=:時(shí)，q為正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的

絕對值之和。

4.電流是標(biāo)量：電流雖然有方向但是它遵循代數(shù)運(yùn)算法則，電流不是矢量而是

標(biāo)量。

四、電流的微觀表達(dá)式

1.推導(dǎo)過程：

(1)情境。如圖所示,4?表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的

自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為匕設(shè)導(dǎo)體的長度為L,橫截面積為S,導(dǎo)體單位

體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為〃，每個(gè)自由電荷的電荷量為g。

1^—L

⑵推導(dǎo)：導(dǎo)體47中的自由電荷總數(shù)2/15；總電荷量Q=Nq=nLSq,所有這些電荷

都通過橫截面所需要的時(shí)間t-導(dǎo)體N8中電流為12n_l~=nqSv。

vt-

V

⑶結(jié)論：電流的微觀表達(dá)式為I=nqSvo電流的大小取決于單位體積內(nèi)的自由電

荷數(shù)仄每個(gè)自由電荷的電荷量q、導(dǎo)體的橫截面積S、自由電荷定向移動(dòng)速率丫。

五、電阻

L定義:導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體電流的比值叫作電阻。

U

2.定義式:A。

I

3.物理意義:反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用。

4.單位：

⑴國際單位是歐姆,符號為Q。

⑵常用單位:千歐，符號kQ;兆歐，符號MQ。

(3)單位換算:1kQ=l^Q;1MQ=10^Qo

六、影響導(dǎo)體電阻的因素和電阻率

1.導(dǎo)體的電阻：同種材料的導(dǎo)體,其電阻火與它的長度/成正比,與它的橫截面積

S成反比;導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。

2.公式:R=P-o

S

3.電阻率：

⑴物理意義:反映了材料導(dǎo)電性能的好壞，電阻率越小，表示這種材料的導(dǎo)電性

能越好。

⑵決定因素:導(dǎo)體的材料和溫度。

⑶金屬的電阻率:隨溫度的升高而增大。

⑷超導(dǎo)現(xiàn)象:某些材料當(dāng)溫度特別低時(shí)，電阻可以降到0的現(xiàn)象。

七、電阻定義式R2和決定式火=0，的區(qū)別與聯(lián)系：

/S

U1

Pj

R=s

是電阻的定義式，導(dǎo)體的電

是電阻的決定式，電阻的大

阻并不隨電壓、電流的變化

小是由導(dǎo)體的材料、橫截面

而變化，只是可由該式算出

積、長度共同決定的

導(dǎo)體的電阻

區(qū)別提供了一種測量電阻率P的

提供了一種測量R的方法：

方法：只要測出R、/、S就

只要測出U、I就可以求出R

可求出P

適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)

適用于純電阻元件

體

六0,是對人!決定因素的說明，即導(dǎo)體的電阻與U與I

聯(lián)系S1

無關(guān)，僅取決于導(dǎo)體本身的材料、長度和橫截面積

c考點(diǎn)剖析f

IIIIIIIIIIIII1IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII

【考點(diǎn)剖析】

考點(diǎn)一：電流的計(jì)算

[例1]（2023?湖南省湘西土家族苗族自治州永順縣第一中學(xué)第一次質(zhì)檢）若在

2s內(nèi)共有2x1019個(gè)2價(jià)正離子和4x10"個(gè)1價(jià)負(fù)離子同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)

通過某截面，那么通過這個(gè)截面的電流是（）U為元電荷，取e=L6xlO"c）

A.0B.2.4AC.4.8AD.6.4A

【例2】有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流為/,設(shè)單位體積的導(dǎo)線

有n個(gè)自由電子，電子的電荷量為4,此時(shí)電子的定向移動(dòng)速率為叭在f時(shí)間內(nèi)，

通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為（）

ItIt

A.nStB.nvtC.—D.—

qSq

考點(diǎn)二：電阻的計(jì)算

【例3】小燈泡通電后其電流/隨所加電壓。變化的圖線如圖所示，P為圖線上

一點(diǎn)，PN為圖線的切線，PQ為。軸的垂線，為/軸的垂線，則下列說法中

錯(cuò)誤的是（）

A.隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大

B.對應(yīng)尸點(diǎn)，小燈泡的電阻為氏=號

72

C.對應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R=

D.對應(yīng)尸點(diǎn)，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍的面積

【例4】如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長奶：兒=2:1.當(dāng)僅將A與3接

入電路時(shí)，導(dǎo)體電阻為此B；當(dāng)僅將C與。接入電路時(shí)，導(dǎo)體電阻為凡。.那么

*RCD為（）

C

a1h

A°------°B

d\C

D

A.2：1B.1：2C.4：1D.1：4

［域真題演練

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1.（2015?上海?高考真題）重粒子腫瘤治療裝置中的回旋加速器可發(fā)生+5價(jià)重

離子束，其電流強(qiáng)度為12><10一認(rèn)，則在1S內(nèi)發(fā)射的重離子個(gè)數(shù)為（《=1.6*10「汽）

A.3.0X1012B.1.5X1013C.7.5X1013D.3.75xlO14

2.（2021?江蘇?高考真題）有研究發(fā)現(xiàn)，某神經(jīng)細(xì)胞傳遞信號時(shí)，離子從細(xì)

胞膜一側(cè)流到另一側(cè)形成跨膜電流，若將該細(xì)胞膜視為lx。十的電容器，在2ms

內(nèi)細(xì)胞膜兩側(cè)的電勢差從-70mV變?yōu)?0mV,則該過程中跨膜電流的平均值為

（）

A.L5xl（T7AB.2X10-7AC.3.5X10'7AD.5xlCT7A

3.（2017.上海.高考真題）將四個(gè)定值電阻a、b、c、d分別接入電路，測得相應(yīng)

的電流、電壓值如圖所示.其中阻值最接近的兩個(gè)電阻是（）

，、U

ad

??

bc

O

A.a和6B.6和dC.a和cD.c和d

4.（2015?安徽?高考真題）一根長為L橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻

率為"。棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為〃，電子的質(zhì)量為加，電荷量為e。在棒兩

端加上恒定的電壓時(shí)，棒內(nèi)產(chǎn)生電流,自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為V。則金

屬棒內(nèi)的電場強(qiáng)度大小為（）

22

Amv口mvSn

A.——D.--------C.pnevD.等

2eLe

5.（2017?浙江?高考真題）一根細(xì)橡膠管中灌滿鹽水，兩端用短粗銅絲塞住管口，

管中鹽水柱長為16cm時(shí)，測得電阻為R,若溶液的電阻隨長度、橫截面積的變化

規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同.現(xiàn)將管中鹽水柱均勻拉長至20cm（鹽水體積不變，仍充

滿橡膠管）.則鹽水柱電阻為（）

A.B.*C.疝D(zhuǎn).小

542516

6.（2019?浙江?高考真題）電動(dòng)機(jī)與小電珠串聯(lián)接入電路，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，

小電珠的電阻為R1,兩端電壓為U1,流過的電流為11；電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為R2,

兩端電壓為U2,流過的電流為12.則

U.R.U,R,U,R.

A-B.才勤C,才朗D.用飛

【答案】D

I［總過關(guān)檢測門|

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【過關(guān)檢測】

1.如圖是一次利用心臟除顫器的模擬治療，該除顫器的電容器電容為15城，如

果充電后電容器的電壓為9.0kV,電容器在5.0ms時(shí)間內(nèi)完成放電，則()

A.該電容器的擊穿電壓為9kVB.放電前，電容器存儲(chǔ)的電荷量為135

C

C.放電后，電容器的電容為零D.該次治療，通過人體的平均電流是

27A

2.如圖所示，電解池內(nèi)有一價(jià)的電解液，/時(shí)間內(nèi)通過溶液內(nèi)面積為S的截面的

正離子數(shù)是小，負(fù)離子數(shù)是松，設(shè)元電荷為e,以下說法中正確的是()

A.當(dāng)小=〃2時(shí)電流強(qiáng)度為零

B.當(dāng)如時(shí)，電流方向從5-4電流強(qiáng)度為/=.丁)e

C.當(dāng)”>〃2時(shí)，電流方向從A—3,電流強(qiáng)度為/=(%丁

D.溶液內(nèi)電流方向從A-3,電流強(qiáng)度為/J4：。

3.一根橫截面積為S的銅導(dǎo)線，通過電流為/。已經(jīng)知道銅的密度為。銅的摩

爾質(zhì)量為電子電荷量為e,阿佛加德羅常數(shù)為Ml,設(shè)每個(gè)銅原子只提供一

個(gè)自由電子，則銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)速率為（）

4.某些腫瘤可以用“質(zhì)子療法”進(jìn)行治療。在這種療法中，為了能讓質(zhì)子進(jìn)入癌

細(xì)胞，先要實(shí)現(xiàn)質(zhì)子的高速運(yùn)動(dòng)，該過程需要一種被稱作“粒子加速器”的裝置來

實(shí)現(xiàn)。質(zhì)子先被加速到較高的速度，然后轟擊腫瘤并殺死癌細(xì)胞。如圖所示，來

自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零），經(jīng)加速電壓為。的加速器加速后，形成細(xì)柱

形的質(zhì)子流。已知質(zhì)子流等效電流為/,質(zhì)子的質(zhì)量為機(jī)，電荷量為e。則質(zhì)子

流單位長度內(nèi)的質(zhì)子數(shù)〃是（）

5.通過兩定值電阻島、上的電流/和其兩端電壓。的關(guān)系圖像分別如圖所示,

由圖可知兩電阻的阻值之比用:&等于（）

B.3:1

C.1：下

D.5.1

6.如圖所示，品和比是材料相同、厚度相同、表面均為正方形的導(dǎo)體，島邊長

為2L,&邊長為L,若R的阻值為8Q,則&的阻值為（）

7.A、B導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖實(shí)線所示，下列判斷正確的是（）

A.A導(dǎo)體的電阻是6c

B.B導(dǎo)體電阻是2。

C.當(dāng)電流為0.3A時(shí)，A導(dǎo)體的電阻是6。

D.當(dāng)電流為0.3A時(shí)，A導(dǎo)體的電阻應(yīng)該等于它此時(shí)切線的斜率，即9。

8.如圖所示，R和&是同種材料、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體，但R的

尺寸比上的尺寸大。在兩導(dǎo)體上加相同的電壓，通過兩導(dǎo)體的電流方向如圖所

示，則下列說法中正確的是（)

B.M中的電流等于比中的電流

C.凡中