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第十一章电路及其应用
01思维导图
01思维导图
02
02考点速记
【考点1电源和恒定电流】
1.电源
(1)电源有正、负两个电极,正极聚集正电荷,负极聚集负电荷。电源能在负极失去电子的过程中,不断地从正极取走电子,补充给负极。
(2)电源的作用:让正、负极之间始终存在电势差,使电路中存在持续的电流。
2.恒定电场
(1)电源、导线等电路元件所积累的电荷在电源两极周围空间形成电场,尽管电路中电荷在运动,但有的流走了,另外的又来补充,电荷的分布是稳定的,不随时间变化,电场的分布也不会随时间变化,因此形成的是恒定电场。
(2)由于在恒定电场中,任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化,所以它的基本性质与静电场相同。在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系等,在恒定电场中同样适用。
3.恒定电流的形成
在恒定电场的作用下,导体中的自由电荷做定向运动,在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞,碰撞阻碍了自由电荷的定向运动,结果是大量自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化,形成大小、方向都不随时间变化的电流即恒定电流。
【考点2电流的强弱程度——电流】
1.对公式I=eq\f(q,t)的理解
电流的强弱程度用电流表示,符号是I。单位时间内流过导体横截面的电荷量越多,电流就越大,且I=eq\f(q,t)。
(1)公式I=eq\f(q,t)求出的是电流在时间t内的平均值,对于恒定电流其瞬时值与平均值相等。
(2)电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反,但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的,应用I=eq\f(q,t)时,q为时间t内通过某横截面的正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。
(3)I=eq\f(q,t)是电流的定义式,或者说是求解电流的一种方法,电流I与q、t无正反比关系。
(4)q=It是流过导体某横截面的电荷量的计算式。
2.对公式I=nqSv的理解
(1)I=nqSv是电流的微观表达式,其中n为导体中单位体积内的自由电荷数,q为每个自由电荷的电荷量,v为自由电荷定向移动的平均速率,S为导体的横截面积。
(2)导体中电流的强弱I取决于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量q、自由电荷定向移动的平均速率v、导体的横截面积S。
(3)利用I=nqSv分析问题时应注意使各物理量都取国际单位。
3.三种速率的比较
比较项
物理意义
大小/(m·s-1)
自由电子定向移动的平均速率
金属导体内自由电子的定向移动形成电流,电流与自由电子定向移动的平均速率的关系为I=neSv
10-4
电流的传导速率
等于光速。电路接通,导线内以光速c形成恒定电场,各处的自由电子几乎同时开始定向移动形成电流
3×108
电子热运动的速率
导体内电子不停地做无规则的热运动,由于向各个方向运动的机会均等,不能形成电流
105
4.电池的容量:电池放电时能输出的总电荷量,通常以“安时”(A·h)或“毫安时”(mA·h)作单位。
【考点3电阻影响导体电阻的因素】
1.电阻
由活动1知,可定义一个表示导体对电流阻碍作用的物理量——电阻R。公式R=eq\f(U,I)是电阻的定义式,适用于任何纯电阻元件电阻的计算,公式给出了量度电阻大小的一种方法。而导体的电阻由导体本身的性质决定,与外加的电压和通过的电流大小无关。
注:I=eq\f(U,R)是欧姆定律的数学表达式,表示通过导体的电流I与电压U成正比,与电阻R成反比。适用于纯电阻元件中的金属、电解质溶液。
2.导体的U-I图像
如图,图像的斜率表示导体的电阻,RARB。
3.影响导体电阻的因素
通过实验探究可以得出:同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比;导体电阻还与构成它的材料有关。写成公式则是R=ρeq\f(l,S)。
式中ρ是与导体材料有关的比例系数,表征了导体材料的某种特性,叫作这种材料的电阻率。
4.R=eq\f(U,I)与R=ρeq\f(l,S)的比较
R=eq\f(U,I)
R=ρeq\f(l,S)
意义
电阻的定义式,R与U、I无关
电阻定律的表达式,也是电阻的决定式
作用
提供了测定电阻的一种方法:伏安法
提供了测定电阻率的一种方法:ρ=eq\f(RS,l)
适用
范围
适用于一切纯电阻元件
适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液
【考点4导体的电阻率】
1.对电阻率的认识
电阻率是一个反映材料导电性能的物理量,是导体材料本身的特性,与导体的形状、大小无关。
(1)纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大。连接电路的导线一般用电阻率小的铜来制作,必要时可在导线表面镀银。由于用电器的电阻通常远大于导线的电阻,一般情况下,可以认为导线电阻为0。
(2)电阻率往往随温度的变
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