第二十一讲电阻定律串并联电路焦耳定律..doc

第二十一讲 电阻定律 串并联电路　焦耳定律 【要点归纳】 一、电流的微观解释 1．电流的微观表达式 图1 (1)建立微观模型：如图1所示，粗细均匀的一段导体长为l，横截面积为S，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，当导体两端加上一定的电压时，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v. (2)在时间t内有长度l＝vt的自由电荷全部通过了截面D. (3)这些电荷的总电荷量为Q＝nvt·S·q. (4)电流的表达式：I＝＝nqSv. (5)结论：从微观上看，电流由导体中自由电荷的密度、电荷定向移动的速率、导体的横截面积共同决定． 2．与电流有关的三种速率的比较 名称 电荷定向移动速率 电流的传导速率 电荷无规则热运动速率 概念 自由电荷沿某一方向运动的速率 电场的传播速率 自由电荷做无规则运动的速率 速率大小 金属导体中约为10－5 m/s 等于光速3×108 m/s 约为105 m/s 【例1】一根粗细均匀的金属导线，两端加上恒定电压U时，通过金属导线的电流为I，金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，仍给它两端加上恒定电压U，则此时(　　) A．通过金属导线的电流为 B．通过金属导线的电流为 C．自由电子定向移动的平均速率为 D．自由电子定向移动的平均速率为 二、对电阻、电阻率的理解 1．电阻与电阻率的区别 (1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量．电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量． (2)导体电阻与电阻率无直接关系，即电阻大，电阻率不一定大；电阻率小，电阻不一定小． (3)金属的电阻率随温度的升高而增大． 2．电阻的定义式和决定式对比 公式 R＝ R＝ρ 适用条件 适用于任何纯电阻导体 只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液 字母含义 U：导体两端的电压I：通过导体的电流 ρ：材料电阻率 l：沿电流方向导体的长度 S：垂直电流方向导体的横截面积 公式含义 反映了导体对电流的阻碍作用，不能说R∝U、R∝ R的决定式，R由ρ、l、S共同决定 3.应用电阻定律的解题技巧 R＝ρ是电阻的决定式，对于同一段导体，l与S往往是相关联的，分析求解时应全面考虑． 【例2】金属材料的电阻率有以下特点：一般而言，纯金属的电阻率小，合金的电阻率大；有的金属的电阻率随温度变化而显著变化，有的合金的电阻率几乎不受温度的影响．根据以上的信息，判断下列说法中正确的是(　　) A．连接电路用的导线一般用合金来制作 B．电炉、电热器的电阻丝一般用合金来制作 C．电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作 D．标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作 三、欧姆定律及伏安特性曲线的应用 1．欧姆定律 (1)公式I＝，是电流的决定式，I正比于电压，反比于电阻． (2)公式中的I、U和R三个量必须对应同一段电路或同一段导体． (3)适用范围：适用于金属、电解液等纯电阻电路．对于气体导电，含有电动机、电解槽等非纯电阻电路不适用． 2．对伏安特性曲线的理解(如图2甲、乙所示) 图2 (1)图线a、e、d、f表示线性元件，b、c表示非线性元件． (2)在图甲中，斜率表示电阻的大小，斜率越大，电阻越大，RaRe. 在图乙中，斜率表示电阻倒数的大小．斜率越大，电阻越小，RdRf. (3)图线b的斜率变小，电阻变小，图线c的斜率变大，电阻变小．(注意：曲线上某点切线的斜率不是电阻或电阻的倒数．根据R＝，电阻为某点和原点连线的斜率或斜率倒数．) 【例3】 在如图3甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关闭合后，下列关于电路中的灯泡的判断中，正确的是(　　) 图3 A．灯泡L1的电阻为12 Ω B．通过灯泡L1的电流为灯泡L2的电流的2倍 C．由图乙看出，灯泡的电阻率随着所加电压U的增加而变小 D．灯泡L2消耗的电功率为0.30 W 四、串并联电路分析 常用的推论 1．串联电路：串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻．若n个相同的电阻串联，总电阻R总＝nR. 2．(1)并联电路：并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻． (2)n个相同的电阻并联，总电阻等于其中一个电阻的.即R总＝R. (3)两个电阻并联时的总电阻R＝，当其中任一个增大或减小时总电阻也随之增大或减小．由此知：多个电阻并联时，其中任一个电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小． 3．无论是串联电路，还是并联电路，或者是混联电路，只要其中一个电阻增大(或减小)，总电阻就增大(或减小)． 4．无论电路怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总等于各电阻(用电器)耗电功