2018版高中物理沪科版选修3-1学案：3.2研究电流、电压和电阻 Word版含答案

学案2 研究电流、电压和电阻
[目标定位]1.掌握电流的定义及定义式，能应用电流的表达式进行有关计算.2.理解电路中的电压与电势降落的关系，掌握电路中电势变化的规律.3.知道电阻的形成原因，理解金属电阻与温度的关系．
一、电流
1．如图1所示，盐水中可以形成电流，盐水中电流方向是怎样的呢？
图1
2.如图2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 ，导体每单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷的电荷量为q .试证明：导体内的电流可表示为I ＝nqS v .
图2
[要点总结]
1．电流：流过导体某一横截面的电荷量Q 跟所用时间t 的比值．
(1)定义式：I ＝________
(2)单位：________，符号________；常用的电流单位还有：毫安(mA)、微安(μA)． 1A ＝________mA ；1A ＝________μA
(3)方向：规定__________定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流方向________．
2．电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同
的，应用I ＝Q t
时，Q 为正电荷的总电荷量和负电荷总电荷量的________________． 3.从微观上看，电流I ＝________，即I 决定于导体中单位体积内的自由电荷数n 、每个自由电荷
的电荷量q 、自由电荷__________________，导体的横截面积S .
4．三种速率的比较
(1)电子定向移动速率：电子在金属导体中的平均运动速率v ，也是公式I ＝nqS v 的v ，大小约为10－5m/s.
(2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为____________m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流．
(3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流．
[延伸思考]有的同学说：“电流有方向，电流就是矢量”对吗？
例
1在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在做定向移动，方向如图3所示．如果测得2s 内分别有1.0×1018个正离子和1.0×1018个负离子通过溶液内部的横截面M ，则溶液中电流的方向如何？电流多大？
图3
例
2铜的摩尔质量为m ，密度为ρ，每摩尔铜原子有n 个自由电子，今有一根横截面积为S 的铜导线，当通过的电流为I 时，电子平均定向移动速率为()
A ．光速c B.I neS
C.I ρneSm
D.mI neS ρ
二、电路中电势变化的规律欧姆定律
如图4所示，用多用电表测量R 1、R 2未接入电路时的电阻值，闭合开关，用多用电表的电压挡测量ab 、bc 、ac 的电势差，用电流挡测量线路的电流，分析测量结果，能得到怎样的结论．
图4
[要点总结]
1．沿着电流的方向电势逐渐________，所以电路中任意两点之间的电势差又叫____________．从电源正极到负极总的电势降落等于电路中沿电流方向的电势降落的________．即U总＝U1＋U2＋….
2．欧姆定律：导体中的电流I跟导体两端的电压U成________，跟导体的电阻R成________．
(1)公式：I＝________.
(2)适用条件：适用于金属导体和电解质溶液，不适用于气态导体和半导体元件．
例3如图5所示的图像所对应的两个导体：
图5
(1)电阻R1∶R2为多少？
(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U1∶U2为多少？
(3)若两个导体中的电压相等(不为零)时，电流之比I1∶I2为多少？
三、导体的电阻。