高中物理选修31沪科版课件：3.2研究电流、电压和电阻

起剧痛和呼吸困难;0.05 A 的电流通过人体时,人就有生命危险;0.1 A 以上
的电流通过人体持续 3 s 就会造成心脏停搏。请你思考:导体中电流的大小
由什么决定?
提示导体两端的电压。
名师精讲
导体中的电流 I 跟导体两端的电压 U 成正比,跟它的电阻 R 成反比,即


I= 。


1.公式 R= 与 I= 的比较
13
为 6×10 个,因此电流
答案:A
6×1013 ×1.6×10-19
I=
A=4.8×10-6A。
2
1
2
3
4
5
3.(多选)一个由零逐渐增
大到 220 V,在此过程中,电压 U 和电流 I 的关系如图所示,题中给出的四个
图像中,肯定不符合实际的是(
受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/192021/11/19November 19, 2021
•8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不
能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。
3Ω。(2)在 I-U 图线上,
过原点的直线的斜率在数值上等于导体电阻的倒数。但是,切忌运用直线倾
角的正切来求物理图线的斜率。因为物理图像中,坐标轴单位长是可以表示
不同的大小的。
因而,不同人在用 I-U 图线表示同一电阻的伏安特性曲线时,
所得直线的倾角可能不同。(3)在 I-U 图线上求电阻时,一定要用 R=


所有这些电荷都通过横截面 D 所需要的时间 t= 。
根据公式 Q=It 可得


导体 AD 中的电流 I= =



=nqSv。
一
二
三
(2)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、定向移动速率的大小,还与导体的横截面积有关。
(3)三种速率的区别
①形成电流的速率等于光速,电路一接通,导体中的电子立即受到电场
U
U
R= I
I=R
电阻的定义式,适用于所有导体
欧姆定律表达式,适用于金属、电解质
溶液导电
U
R=
I
U
I=
1
R
不能说 R∝U,R∝ ,R 由导体本身性质
1

可以说 I∝U、I∝ ,I 的大小由 U、R
(材料、长短、粗细)决定,与 U、I 大
共同决定
小无关
测量了 U,测量了 I,便可确定 R,为我们 知道了 U、R,便可确定 I,为我们提供了
3.电路中电势变化的规律
电路中沿着电流方向的电势是逐渐降低的,电路中任意两点间的电势
差(或电压)又叫做电势降落。
•1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。
•2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。
•3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。

= 2+3 =2R,通过串联电路的电流 I 相等,则 U1∶U2=IR1∶IR 并=1∶2,故选项
2
3
D 正确。
答案:D
一
二
三
三、电阻是怎样形成的
1.电阻的形成
(1)原子实:失去一些核外电子的金属原子。
(2)电阻形成的原因:自由电子与晶体点阵上的原子实碰撞,产生对电子
定向移动的阻碍作用,这是电阻产生的根本原因。
Δ
计算。
Δ

变式训练
(2014·浙江丽水检测)如图所示,是某导体的伏安特性曲线,
下列说法错误的是(
)
A.导体的电阻是 25 Ω
B.导体的电阻是 0.04 Ω
C.当导体两端的电压是 10 V 时,通过导体的电流是 0.4 A
D.当通过导体的电流是 0.1 A 时,导体两端的电压是 2.5 V
解析:若某电学元件的伏安特性曲线是直线,则其电阻为定值,大小等于
D。
答案:ACD
1
2
3
4
5
4.一段粗细均匀的金属导体的横截面积是 S,导体单位长度内的自由电子数
为 n,金属内的自由电子电荷量为 e,自由电子做无规则热运动的速率为 v0,

除 I= 之外的一种计算电流的方法
提供了测量电阻的一种方法

2.导体的伏安特性曲线
在坐标系中,用纵轴表示电流,横轴表示导体两端的电压,画出的 I-U 图
线叫做导体的伏安特性曲线。
(1)I-U 图线是直线:表示电流跟电压成正比,导体为线性元件。
(2)I-U 图线是曲线:表示电流跟电压不成正比,导体为非线性元件。
)
解析:据欧姆定律可知,在 U-I 图像中图线的斜率代表导体的电阻,则 A 代表
电阻不变,B 代表电阻逐渐变大,C 代表电阻逐渐减小,D 代表电阻先增大后
减小。灯泡上的电压由零增加到 220V 时,温度也逐渐升高,据电阻与温度的
关系 R=R0(1+αt)可知,灯泡的电阻应逐渐增大,不符合实际的是选项 A、C、
(3)电阻通电发热的原因:自由电子与原子实碰撞,将它的一部分动能传
递给原子实,原子实振动加剧,温度升高。
2.金属电阻与温度的关系
R=R0(1+αt),式中 R 表示金属在 t℃时的电阻,R0 表示金属在 0 ℃时的
电阻,α 叫做电阻的温度系数。
一
二
三
练一练
(2014·
浙江湖州检测)如图所示,是用来测定高温物体温度的电阻温度
计示意图。A 是金属铂制成的探头(随温度的升高电阻增大),B 是灵敏电流
计,E 是恒定电源。若将 A 置入高温物体中(如炼钢炉、核反应堆等),可以通
过其电阻的变化来测定温度。则当 B 偏转的角度最大时,应是
(
)
A.物体的温度最高
B.物体的温度最低
C.由变阻器 R 的接法来确定温度最高还是最低
D.由变阻器的接法和电源的正负极性来确定温度最高、最低
3.2 研究
电流、电
压和电阻
学习目标
思维脉络
1.知道电场与电流形成的关
系,能从金属导体的微观结构分析
电流的形成机理。
2.知道电路中的电压与电势降落的
关系,理解电路中电势变化的规律。
3.能从微观上解释“电阻”产生的根
本原因,知道纯金属电阻与温度的
关系。
一
二
三
一、电场与电流
1.电流
(1)定义:流过导体某一横截面的电荷量 Q 跟所用时间 t 的比值。
动,电流为零,选项 A 错误。电流是一个标量,因为其运算不符合矢量运算法
则。为了便于研究电流,人们规定正电荷定向移动的方向为电流的正方向,
以区别于负电荷的定向运动,选项 B 错误。在国际单位制中,共有七个基本
量,电流是其中之一,选项 C 正确。对于导体,其两端的电势差为零时,导体内
无电场,电子不能定向运动,电流为零,选项 D 正确。
同电压 U0 时,流过 R1、R2 的电流不同,如图所示。

1
2
由部分电路的欧姆定律有 R= ,再结合数学知识可得

即
1
2
1
= ,又因为 R1=1Ω,故 R2=3Ω,选项 A 正确。
3
答案:A
=
0
1
0
2
=
tan30°
tan60°
题后反思
1
Ω=
tan30°
(1)本题易误选 B,原因是误认为 R2=


1

(3)I-U 图线是直线时:导体电阻 R= = ,即电阻等于图线斜率的倒数,
1
如图所示,R=。
易错警示
(1)欧姆定律适用条件:①金属导电或电解液导电时,欧姆定律适用,而
在气体导电时,欧姆定律不适用。②导体的电阻会随温度而变化,所以金属
导电只有在它的电阻可以认为不随电流、电压变化时,欧姆定律才成立。③
一
二
三
解析:B 偏转的角度最大时,回路的电阻最小,电阻丝的电阻率最小,温度
最低,故选 B。
答案:B
探究欧姆定律的理解与应用
问题导引
电流通过人体时,由于每个人的体质不同,在同等条件下不同的人对电
流的反应也不同。一般情况下,0.6×10-3 A 的电流(50~60 Hz 交流或直流电,
以下同)通过人体时,人会有麻刺的感觉;0.02 A 的电流通过人体时,就会引
)
A.通过导体横截面的电荷量越多,电流越大
B.同一导体中,电子的定向移动速率越大,电流越大
C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流越大
D.电场的传导速率越大,电流越大
解析:选项 A 中没有考虑时间的因素,选项 B 易漏选,当电子的定向移动的速
率越大时,单位时间内通过导体横截面的电荷量越大,故电流越大。选项 D
物理意义是 k=R。
例题
两个电阻 R1 和 R2 的伏安特性曲线如图所示,已知 R1=1
Ω,则 R2 的阻值为(
)
A.3 Ω
B. 3Ω
1
C.3Ω
3
D. 3 Ω
解析:过水平轴上任一 U 不为零的点作一平行于纵轴的直线,交 R1、R2
的伏安特性曲线于两点,分别对应纵坐标 I1、I2,表明电阻 R1、R2 两端加上相

(2)定义式:I= 。
(3)单位:国际单位制中,电流的基本单位是安培,符号 A。
常用单位:毫安(mA)、微安(μA);1 A=103 mA=106μA。
(4)方向:规定为正电荷定向移动的方向为电流的方向。
(5)物理意义:表示电流强弱的物理量。
友情提示
金属导体中是自由电子定向移动形成电流,而电解液中是正、负离子定
欧姆定律中说到的电流、导体两端的电压、电阻都是属于同一段导体的。

(2)I-U 图线是曲线时:导体电阻 Rn= ,即电阻等于图线上点(Un,In)与坐

标原点连线的斜率的倒数。如图,而不等于该点切线斜率的倒数。
1

(3)I-U 图像中,直线斜率的物理意义是 k= ;而 U-I 图像中,直线斜率的
答案:CD
一
二
三
二、电路中的电压与电势降落
1.电压
电场中任意两点间的电势差大小就是电压,沿电流方向上的任意两点
间都有电势差,这就是电路中的电压。
2.电压与电流的关系
电荷的定向移动形成电流,而导致电荷定向移动的原因是导体两端存
在电压。导体两端的电压使导体内形成电场,自由电荷在电场力的作用下定
向移动,从而形成电流。
向移动形成电流。
一
二
三
2.电流的微观表达式
(1)推导:如图所示,AD 表示粗细均匀的一段导体,长为 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。
AD 导体中的自由电荷总数 N=nlS。
总电荷量 Q=Nq=nlSq。
河南安阳检测)关于电流的概念,下列说法正确的有(
)
A.导体中有电荷运动就形成电流
B.电流是一个矢量,正电荷定向移动的方向就是其方向
C.在国际单位制中,电流是一个基本物理量,安培是其基本单位
D.对于导体,只要其两端的电势差为零,电流就必为零
解析:导体中有大量的自由电子,总在不停地做无规则运动,没有定向运
直线的斜率的倒数。由图像知,当电压为 5V 时,电流为 0.2A。


5
Ω=25Ω
0.2
'
10
时,I'= = 25A=0.4A
所以 R= =
当 U'=10V
当 I″=0.1A 时,电压 U″=I″R=2.5V
选项 A、C、D 均正确,选项 B 错误。
答案:B
1
2
3
4
5
1.(多选)关于电流的概念,下列说法中正确的是(
•4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。
•5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/192021/11/192021/11/1911/19/2021
•7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍
2021/11/192021/11/192021/11/192021/11/19
一
二
三
做一做
(2014·
浙江金华高级中学检测)如图所示,有三个电阻,已知 R1∶R2∶
R3=1∶3∶6,则电路工作时,电压 U1∶U2 为(
)
A.1∶6
B.1∶9
C.1∶3
D.1∶2
解析:设 R1=R,由于 R1∶R2∶R3=1∶3∶6,则 R2=3R,R3=6R,R 并
中,电场的传导速率是定值,为光速 c。
答案:BC
1
2
3
4
5
2.在示波管中,电子枪 2 s 内发射了 6×1013 个电子,则示波管中电流的大小为
(
)
A.4.8×10-6 A
B.3.0×10-13 A
C.9.6×10-16 A
D.3.0×10-6 A
解析:电子枪 2s 内发射了 6×1013 个电子,则 2s 通过示波管横截面的电子数
力作用而定向移动形成电流。(对整体而言)
②电子定向移动的速率,其大小与电流有关,一般的数量级为 10-5 m/s。
(对每个电子而言)
③电子热运动速率,任何微观粒子都做无规则运动,其速度与温度有关,
在常温下金属中自由电子做无规则热运动的平均速率约为 1×105 m/s。
一
二
三
练一练
(多选)(2014·