高考物理一轮复习—电流.docVIP

一、导体中的电场和电流 1．电流：电荷的定向移动形成电流。 导体中要产生持续的电流必须满足两个条件：(1)有自由移动的电荷；(2)导体两端存在电压． 导线中的电场是由电源和导线上的堆积电荷共同形成的合电场．导线中的自由电子在电场力作用下发生堆积，最终达到动态平衡，电荷分布趋于稳定，电场的分布也不随时间变化，这种电场叫做恒定电场．当导体中有电流时，导体内部场强不为零，导体不是等势体，导体两端电压不为零，不存在静电平衡问题. 2．电流是表示电流强弱的物理量，通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值叫电流。 ⑴定义式为I = q/t . ⑵规定将正电荷的运动方向作为电流的方向，但电流是标量，就导体中间某一截面而言，向右流过一个正电荷，或向左流过一等量的负电荷，对形成电流是等效的，在计算电流值上是等价的。 3．电流的微观本质：如图所示，AB表示粗细均匀的一段导体l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的平均速率为v，从横截面A定向运动到横截面B所需要的时间为t，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数（自由电荷数密度）为n ，每个自由电荷的电荷量为q. AB导体中的自由电荷总数：N = nlS = nvtS 总电荷量: Q = Nq = nvtSq 根据电流定义式，导体AB中的电流大小： 由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、自由电荷的平均定向移动速率，还与导体的横截面积有关． 例：在氢原子模型中，电子绕核运动可等效为一个环形电流.设氢原子中电子在半径为r的轨道上运动，其质量、电量分别用m和e表示，则电子绕核运动的等效电流I等于多少? 思路点拨：氢原子模型为核内有一个带正电的质子电量为e，核外有一个电子绕核作匀速圆周运动，电子经一个周期通过某一横截面一次.根据库仑定律质子对电子的库仑引力提供向心力求出电子作匀速圆周运动的周期T，再由电流宏观定义式I = q/t，可求得等效电流I. 答案： 例 ．电子感应加速器是利用一变化磁场产生的电场加速电子的。在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室，用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变电场，从而在环形室内产生很强的电场使电子加速，被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动。在ms内电子已经能获得很高的能量了，最后把电子引入靶室进行实验工作。北京正负电子对撞机的环形室周长L=240m，加速后电子在环中做匀速圆周运动的速率接近光速，其等效电流大小I=10mA，则环中约有( )个电子在运行。(电子电量e=1.6) A．5×1012 　　B．5×1010 　　 C．1×102 　　　D．1×104 B 二、欧姆定律 1、欧姆定律：导体中的电流强度跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。 ⑴表达式：I=U/R ⑵适用条件：①适用于金属导电和电解液导电，不适用于气体和半导体导电；②不含电源的部分电路。 ⑶①欧姆定律是一个实验定律，是在金属导电的基础上总结出来的． ②将欧姆定律变形得R = U/I ，是电阻的定义式，表明了一种测量电阻的方法．导体的这种性质与所加电压无关，只由导体本身条件决定．R = U/I适用于所有导体． ③导体的伏安特性曲线 导体中的电流跟电压的关系用图线表示出来，就称为导体的伏安特性曲线．在金属导体（或电解液）中，电流跟电压成正比，所以金属导体（或电解液）的伏安特性曲线是过原点的一条直线，如图所示．该直线的斜率k = I/U = 1/R（但一般不等于tanθ），导体的电阻越大，其斜率越小．像这样导体的伏安特性曲线是过原点的直线，就称为“线性元件”．相反，对于某些导体(比如气体、半导体等)导电，其伏安特性曲线不是直线，就称为“非线性元件”．导体的伏安特性曲线反映了导体自身的性质． 注意I-U曲线和U-I曲线的区别。 例：有两段导体，它们的伏安特性曲线分别为下图中的1、2所示，则两段导体的电阻之比______；当两段导体中的电流相等时，他们的电压之比______；当两段导体两端的电压相等时，通过他们的电流强度之比________． 【解析】在U—I图线上，电阻等于图线斜率的倒数， ， ， ， 由欧姆定律得，电流相等时： ； 电压相等时： 例：在如图所示的电路中，电源电动势为3.0V，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所示.当开关闭合后，下列判断正确的是（ ） A.灯泡L1的电阻为12Ω B.通过灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2倍 C.灯泡L1消耗的电功率为0.75W D.灯泡L2消耗的电功率为0.30W 思路点拨：灯泡L1与灯泡L2、L3两端总电压相等均为3.0V，所以灯泡L2、L3两端