第十章　第50课时　电路的基本概念及电路分析.docx

考情

分析

试题

情境

生活实践类

家用电器、新能源电动汽车、超级电容器、手机充电等

学习探究类

电表改装、导体电阻率的测量、测量电源的电动势和内阻、用多用电表测量电学中的物理量

第50课时电路的基本概念及电路分析

目标要求1.知道电流的概念、表达式及微观表达式，理解电阻定律。2.理解部分电路欧姆定律及伏安特性曲线。3.会进行串、并联电路分析，理解电表改装的原理。4.理解焦耳定律并能区分纯电阻电路和非纯电阻电路。

考点一电流的概念及表达式电阻定律

1.电流

电荷的定向移动形成电流，I＝qt

2.电流形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压。

3.电流的标矢性：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。

4.电阻定律

(1)内容：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。

(2)公式：R＝ρlS

其中l是导体的长度，S是导体的横截面积，ρ是导体的电阻率，其国际单位是欧·米，符号为Ω·m。

(3)电阻率

①物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性。

②电阻率与温度的关系

金属：电阻率随温度升高而增大；

负温度系数半导体：电阻率随温度升高而减小；

超导体：一些金属和合金在温度低到临界温度时，电阻可以降到0。

1.由I=qt可知，I与q成正比，与t成反比。(×

2.电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。(√)

3.由ρ=RSl知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比，与导体的长度成反比。(×

4.电阻率越大，导体对电流的阻碍作用就越大。(×)

1.如图所示，设金属导体的横截面积为S，导体中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，自由电荷定向移动的速率为v，试推导电流的微观表达式。

答案推导：t时间内电荷定向移动的距离L＝vt，t时间内通过导体某一横截面的电荷数N＝nvtS，t时间内通过导体某一横截面的电荷量Q＝Nq＝nvtSq，电流I＝Qt＝nqvS

2.在导体导电时，电流的电场建立速度与电荷定向移动的平均速率相同吗？

答案不同，电流以光速传输，电荷定向移动的平均速率远小于光速。

例1(2024·山东聊城市质检)如图所示，一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，自由电子的质量为m、电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向移动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为()

A.mv22eL B.mv2

答案C

解析由电流的定义式可知，I＝qt＝nvtSet＝neSv，由欧姆定律可得，U＝IR＝neSv·ρLS＝ρneLv，又电场强度大小为E＝UL，故

电流的三种表达式及其比较

公式

适用范围

公式含义

I＝q

一切电路

qt反映了I的大小，但不能说I∝q、I∝

I＝nqSv

一切电路

从微观上看，n、q、S、v决定了I的大小

I＝U

金属、电解质溶液

I由U、R决定，I∝U、I∝1

例2(2024·广西卷·6)将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体，总长度为1.00m，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体L1、L2的电阻率之比约为()

A.2∶3 B.2∶1 C.5∶3 D.1∶3

答案B

解析根据电阻定律R＝ρLS，得ΔR＝ρΔxS，根据欧姆定律ΔU＝I·ΔR，整理可得ρ＝SI·ΔUΔx，结合题图可知导体L1、

考点二部分电路欧姆定律串、并联电路的特点

1.部分电路欧姆定律

(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。

(2)表达式：I＝UR

(3)适用范围：金属导电和电解质溶液导电，不适用于气态导体或半导体元件。

2.对U－I图像和I－U图像的理解(如图甲、乙所示)

(1)图中RaRc，RdRf(均选填“”“”或“＝”)。

(2)图线b上的点与O点连线的斜率不断变小，电阻不断变小；图线e上的点与O点连线的斜率不断变大，电阻不断变小。

注意：b、e表示非线性元件，应根据R＝UI计算某点的电阻，而不是根据该点切线的斜率(或斜率的倒数)

3.串、并联电路的特点

串联电路

并联电路

电流

I＝I1＝I2＝…＝In

I＝I1＋I2＋…＋In

电压

U＝U1＋U2＋…＋Un

U＝U1＝U2＝…＝Un

电阻

R＝R1＋R2＋…＋Rn

1R＝1R

功率分配

P1R1＝

P1R1＝P2R2＝…＝PnRn

P总＝P1＋P2＋…＋Pn

4.电表的两种改装的比较

改装成大量程电压表

改装成大量程电流表

内部电路

改装原理

串联分压

并联分流

所需电阻阻值

R＝UIg－

R＝U

改装后的量程