高中物理 第一章电场电流

第一章 电场 电流

Ⅰ 学习目标

知识与技能

1．知道点电荷模型，认识电荷守恒定律和库仑定律。

2．了解电场强度的概念，会用电场线、电场强度等来描述电场。

3．举例说明形式多样的静电现象。

4．了解电容器的结构和作用，知道电容的单位。

5．认识描述电流强弱的物理量，知道电源的电动势。

6．了解电阻型用电器的热功率，认识焦耳定律、电流的热效应。

过程与方法，情感、态度和价值观

1．通过查阅资料，拆解、观察、动手操作等形式，初步了解并正确使用常见家用电器。

2．通过万有引力定律与库仑定律的对比，进一步认识自然规律的多样性和统一性。

Ⅱ 学习指导

一、本章知识结构

⎪⎪⎪⎪⎩

⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎭⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧热效应电阻电流电动势电源电路电容器静电现象电场强度库仑定律静电场电荷—— 二、本章重难点分析

第一节 电 场

1．库仑定律

(1)内容：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

(2)公式：2

21r q q k F = (3)静电力常量：k ＝9.0×109N ·m 2／C 2

(4)适用条件：真空中的两个点电荷。

例题：真空中两个点电荷之间库仑力为F ，当两个电荷所带的电荷量都增加到原来的n 倍，距离变为原来的n

1时，它们间的库仑力是多少？ 解答：直接利用库仑定律得：221

r

q q k F = 两个电荷所带的电荷量都增加到原来的n 倍，距离变为原来的n

1后， F n r q q k n n r

nq nq k r q q k F 422142

221221==⋅='''='。 2．电场强度

(1)电场强度的大小：q

F E = (2)电场强度的方向：电场中某点场强方向规定为在该点的正电荷受的电场力的方向。

(3)电场强度的物理意义：描述该点的电场强弱和方向，是描述电场力的性质的物理量，是矢量。

例题：匀强电场竖直向下，场强大小为E 。有一个质量为m 的带电小球，电量为＋q 。用绝缘细线连接于O 点，处于平衡状态，如图所示。求细线对小球的拉力大小。

分析：如图所示，小球在竖直向下的重力G ＝mg 、竖直向下电场力F ＝Eq 和竖直向上细线的拉力T 作用下处于平衡状态，依据一般平衡条件可求解细线的拉力T 的大小。

解答：T ＝mg ＋qE 。

3．电场线的特点

(1)从正电荷出发到负电荷终止的曲线；

(2)电场线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致；

(3)电场线的密疏表示场强的强弱；

(4)静电场线是不闭合的、不相交的曲线。

第二节 电 流

1．电流

用通过导线横截面的电荷量Q 与所用时间t 的比值来描述电流的强弱，用I 表示，即

t

Q I = 电流的单位：安培(A )。

2．电动势

(1)电源两极间电压的大小是由电源本身的性质决定的，这种特性用电动势来表示，其大小等于电源没有接入电路时两极间的电压。对于干电池来说，它反映了电源将化学能转化成电能的本领。

(2)单位：伏特(V )。

(3)粗测电动势的方法：用电压表直接并联在电池两端，示数U ＝E 。

3．欧姆定律

(1)公式：R

U I = (2)1Ω的意义：在某导体两端加上1V 的电压，若通过该导体的电流是1A ，则该导体的电阻为1Ω。

(3)线性元件与非线性元件的伏安特性曲线

4．焦耳定律

Q ＝I 2Rt ，这是一个由实验得出的定律，即电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比。

由公式很容易看出，通电时间越长，发热越多。

电阻的串联和并联：

(1)当R 1与R 2串联时，由公式Q ＝I 2Rt ，易见，Q ∝R ，即电阻越大发热越多。

(2)当R 1与R 2并联时，由公式t R U Q 2=，易见，Q ∝R

1，即电阻越大发热越少。

Ⅲ 探究与拓展

看一看：

观察一下额定电压相同的额定功率不同的两个照明灯泡的灯丝。

例如一个“220V 100W ”，一个“220V 25W ””，就会发现：大功率的灯泡灯丝粗而短，电阻较小；小功率灯泡的灯丝细而长，电阻较大。

在同样的220V 电压下，根据t

R U Q 2

=，电阻较小的灯泡上通过的电流较强，发热的功率较大。

想一想：

既然用电器的电阻越小，它的电功率就越大，导线的电阻非常小，导线为什么不发光？ 导线的电阻比用电器的电阻要小得多(如室内照明灯泡的电阻是几百到1000～2000Ω，而室内导线的电阻一般不到1Ω)。但导线和用电器总是串联的，串联电路中电流强度是处处相等的，根据Q ＝I 2Rt ，灯泡的功率比导线的大，且灯泡得到的功率又是集中在小小的灯丝上发光，而导线得到的功率却是散布在很长很大的体积上。这样，接通电源之后，灯丝温度会立即上升到2000°C 以上，炽热发光，而导线温度的升高却是微乎其微的。所以灯泡发光时，导线不发光。

实际在照明电路中，如果导线过细，电阻过大，也会使电路温度过高，有时甚至也能发生火灾。因此，要选择铜、铝等电阻率小的物质制造导线，并在可能的经济条件下，尽可能加粗导线，减小电阻，从而减小导线上的能量损失。

做一做：

找两节旧电池，与一小灯泡组成回路，灯泡发光。用导线并联在小灯泡两端，灯泡熄灭，过一会儿，摸摸导线，是否发烫？

当导线和用电器并联时，发生短路。由于导线的电阻比任何用电器电阻都小，所以一旦发生短路，被并联的灯泡都会一下子熄灭。而短路导线上却出现强大的电流，发出大量的热，易引起火灾事故。实际照明电路中，偶然由于线路故障或工作不慎发生短路，路端保险丝就会立刻烧毁，自动切断电源，从而保证线路安全。

第一节 电 场

1．真空中两个同性点电荷q 1、q 2，它们相距较近，保持静止状态。今释放q 2，且q 2只在q 1

的库仑力作用下运动，则q 2在运动过程中受到的库仑力 ( )

A ．不断减小

B ．不断增大

C ．始终保持不变

D ．先增大后减小

2．真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F ，如果保持它们所带的电量不变，将它们

之间的距离增大到原来的3倍，它们之间作用力的大小等于 ( )

A ．F

B ．3F

C ．F 31

D ．F 9

1 3．在真空中有两个点电荷，二者的距离保持一定。若把它们各自的电量都增加为原来的3

倍，则两电荷的库仑力将增大到原来的 ( )

A ．3倍

B ．6倍

C ．9倍

D ．3倍

4．真空中放置两个点电荷，电量各为q 1与q 2，它们相距r 时静电力大小为F ，若将它们的电量分别减为

21q 1和21q 2，距离减为21r ，则它们之间的静电力大小是 ( ) A ．2

1F B ．F C ．2F D ．4F 5．真空中有相隔距离为r 的两个点电荷，它们分别带4q 和3q 的电量，其间的静电力为F ，

如果保持它们之间的距离r 不变，而将它们所带电量分别改变为2q 和6q ，那么它们之间的静电力的大小应为 ( )

A ．21F

B ．2F

C ．4F

D ．F

6．一个电量为q 的正点电荷，在各点场强大小和方向都相同的电场中，沿电场力的方向运

动的位移为d 。若电场强度大小为E ，在此过程中电场力对电荷做的功等于 ( )

A ．q Ed

B ．d qE

C ．E qd

D ．qEd

7．右图是电场中某区域的电场线分布图，P 点是电场中的一点，则 ( )

A ．P 点的电场强度方向向左

B ．P 点的电场强度方向向右

C ．正点电荷在P 点所受的电场力的方向向左

D ．正点电荷在P 点所受的电场力的方向向右

8．右图是某区域的电场线图。A 、B 是电场中的两个点，E A 和E B 分别表示A 、B 两点电场

强度的大小，F A 、F B 分别表示同一个点电荷在A 、B 两点所受到的电场力的大小。下面