多用电表电路分析与设计.ppt

3.2 研究电流、电压和电阻 什么是电流？ 形成电流的条件是什么？ 思考： 一、电 流 定义:流过导体某一横截面的电荷量Q 跟所用时间T的比值叫做电流 公式：?=Q/t 单位：在国际单位制中电流的单位是安培，简称安，符号是A 1.基本概念 Text Text 观察自由电子的无规则热运动 能形成电流吗 做热运动的自由电子向各个方向运动的机会相等从宏观上来看不会形成电流 2.电流的形成 Text Text （1）形成电流的条件 ①存在自由电荷 金属导体中的自由电荷为自由电子， 电解液中的自由电荷为正负离子。 ②导体两端存在电压 当导体两端存在电压时导体内有电场导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动形成电流。 Reality Identity Creativity lity Identit Creativity （2）电流的方向：通常规定正电荷定向移动的方向为电流的正方向。 在金属导体中，电流的方向与电子的移动方向相反。 在电解液中，电流的方向与正离子的移动方向相同。 注意：电流是标量！ Text Text (3)电流的微观表达式 ①建立模型：如图所示AD表示粗细均匀的一段长为 L的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为V，设导体的横截面积为S导体每单位体积的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷荷量为q。 A D ②理论推导 A D AD导体中的自由电荷总数：N=nLs 总电荷量：Q=Nq=nsLq 所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间：t=L/V 导体中的电流?=Q/t=nqsv 扩展（一）：对三种不同速率的比较 三种速率 比较内容 电子定向 移动的速率 电子热运动 的速率 电流的 传导速率 物 理 意 义 电流就是有电荷的定向移动形成的，电流?=nsqv，其中v就是电子定向移动的速率 大小为10-5m/s 导体内部电子在不停地做无规则的热运动由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流 大小为105m/s 等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路几乎同时形成电流 大小为 3×108m/s Text Text 二.电路中的电压与电势降落 1.电压 形成原理：由于我们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，而正电荷在电场力的作用下总是由电势高处向电势低处运动。因而沿电流的方向电势逐渐降低，故沿电流方向上的任意两点间都有电势差，这就是电路中的电压 Text Text 2.实验探究电路中电势变化的规律 0V 6V 4V 0V 实验表明，电路中沿着电流方向的电势是逐渐降低的。所以，电路中任意两点间的电势差（电压）又叫做电势降落。导线的电阻很小，导线中的电势降落近似于零，常忽略不计 Text Text 三.电阻 1.电阻形成 （1）原子实：在金属导体中，除了有大量的自由电子之外还有晶体结构点阵上的金属原子，我们把失去一些核外电子的金属原子叫原子实 Text Text （2）电阻形成原因：金属导体中的自由电子在电场力的作用下做定向移动的过程中，不断与晶体点阵上的原子实碰撞，形成对电子定向移动的阻碍作用，这是电阻产生的根本原因。 （3）电阻通电时发热的原因：金属导体的自由电子在电场力的作用下做定向移动，电场力对自由电子做正功，使电子动能增大，同时自由电子又不断的与原子实碰撞。导体温度就升高了。 Text Text 实验探究金属电阻与温度的关系 实验过程：把一个废白炽灯的玻璃外壳小心地去掉，取出一段几厘米长的钨丝连接在灯丝支架上，把它跟一个1.5V电源和一个电流表串联，先测出通过钨丝的电流然后用酒精灯加热灯丝观察电流表指针的变化。 Text Text