2016中职物理（高教版）授课教案：电阻定律.docVIP

中职物理（高教版）授课教案 第一节 电阻定律 一、电流 我们在初中学过，电荷的定向移动形成电流。要形成电流，必须有能够自由移动的电荷——自由电荷。金属中的自由电子，电解质溶液（酸、碱、盐的水溶液）中的正、负离子，都是自由电荷。在什么条件下，自由电荷才能发生定向移动呢？ 当导体两端没有电压时，导体中大量的自由电荷就像气体中的分子一样，不停地做无规则的热运动。自由电子向各个方向运动的机会相等，因而对导体的任一横截面，在一段时间内从两侧穿过这个截面的自由电荷大致相等，如下图所示。从宏观上看，导体中的自由电荷没有定向移动，所以没有电流。 把导体的两端分别接到电源的两极上，两端有了电压，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，如下图所示。 导体中的电流可以是正电荷的定向移动，也可以是负电荷的定向移动，还可以是正、负电荷沿相反方向的定向移动。习惯上规定：正电荷的定向移动方向为电流的方向。在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反；在电解质溶液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反。 电流有强弱的不同，电流的强弱用电流 I 表示。通过导体横截面的电荷量 q 跟通过这些电荷量所用的时间 t 的比值，叫做电流： 电流的SI单位是安（A）。 二、部分电路欧姆定律 既然在导体的两端加上电压，导体中才有电流，那么，导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢？ 德国物理学家欧姆通过实验研究得出结论：导体中的电流跟导体两端的电压U成正比。对于同一个导体，不管电压和电流的大小怎样变化，其比值都是恒定的；而对于不同的导体，电压和电流的比值一般是不同的。比值越大，导体在同一电压下通过的电流越小。这个比值反映了导体对电流的阻碍作用，叫做导体的电阻。用R 表示电阻，电阻的SI单位是欧（Ω）。 导体中的电流I 跟导体两端的电压U 成正比，跟导体的电阻R 成反比。这就是部分电路的欧姆定律。 实验表明，除金属外，欧姆定律对电解质溶液也适用，但对气态导体（如日光灯管中的气体、某些导电器件（如晶体管）和某些用电器（如电动机、电解槽等）并不适用。 三、电阻定律 既然在导体的两端加上电压，导体中才有电流，那么，导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢？ 通过大量精确的实验发现，导体的电阻 R 跟它的长度 l 成正比，跟它的横截面积 S 成反比。这就是电阻定律。写成公式，则有 从表4-1可以看出，金属和合金的电阻率都很小；而电木、橡胶的电阻率都很大。使用时，可以根据需要，参照电阻率表选取合适的材料。例如，在输电、用电线路中，为了减小电阻就要选用铜、铝材料做导线；而在用电器和电工用具的绝缘部分又要选用电木、橡胶等材料制作。 各种材料的电阻率都随温度而变化。纯金属的电阻率随温度的升高而增大。电阻温度计就是利用金属的这种特性制成的，可以用来测量很高的温度。精密的电阻温度计是用铂做的，如下图所示。已知铂丝的电阻随温度的变化情况，测出铂丝的电阻就可以知道温度。 有些合金如锰铜和康铜合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻。 [例题] 一条康铜丝，横截面积 S = 0.20 mm2，长 l = 2.5 m，在它的两端加上电压U = 0.60 V时，通过它的电流I = 0.10 A，求这种康铜丝的电阻率。 分析 由电阻定律 可知，要求电阻率ρ，必须知道R，l，S才行。题目中已给出了S，l两个物理量，所以要先求出R才能解决问题。电阻R可以利用题目中给出的电压 U和电流 I，运用欧姆定律求出。 解 根据部分电路的欧姆定律，康铜丝的电阻为 根据电阻定律 得康铜丝的电阻率ρ为 练习4-1 1．某电流表可测量的最大电流是 10 mA。已知一个电阻两端的电压是 8 V 时，通过电流是2 mA。如果给这个电阻加上 50 V 的电压，能否用该电流表测量通过这个电阻的电流？ 答案：不能。 2．一根导线原来的电阻是4 Ω，把它对折起来使用，它的电阻变为多少？如果把它均匀拉长到原来的2倍，电阻又变为多少？ 答案： 1 Ω ；16 Ω 。 3. 小强买了一卷长为100 m，直径为2 mm的铜导线，用来安装家庭电路。你能计算出这卷导线的电阻是多少吗？（ρ铜 = 1.7×10-8 Ω·m）？ 答案： 0.54 Ω 。 2 Ω = 6.0 Ω Ω·m ≈ 4.8×10-7 Ω·m