高考物理一轮复习—电流1.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? 例 在电解液中在t秒内，有n个正一价的正离子通过一横截面积，若有m个负二价的负离子反向通过这一横截面积。求通过这一横截面积的电流。 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________． 1．如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线，下列判断中正确的是 ( 　) A．a代表的电阻丝较粗 B．b代表的电阻丝较粗 C．a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值 D．图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比 三、电阻定律 1．电阻定律：导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比，（注意：电阻是导体本身的属性，跟导体两端的电压和通过的电流强度无关。） 2．公式： 式中比例系数ρ，反映导体材料导电性能的好坏，称为电阻率．与物体的长度L、横截面积S无关，ρ在数值上等于用这种材料制成的长1m、横截面积为1m2的导体的电阻值．单位：Ωm.电阻率与温度有关，金属电阻率随温度升高而增大． 例：将截面均匀、长为L、电阻为R的金属导线截去，再拉长至L，则导线电阻变为（ ） (A). (B). (C). (D)nR. 例：在截面积为S的粗细均匀铜导体中流过恒定电流I，铜的电阻率为ρ，电子电量为e,则电子在铜导体中运行时受到的电场作用力为（ ） (A)0. (B) (C) (D) 例：（2009年广东）某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率。所用的器材包括：输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器（千分尺）、米尺、电阻箱、开关和导线等。 （1）他们截取了一段金属