高考物理一轮教学案：专题八考点一 电路的基本概念和规律 含解析

专题八恒定电流

考点一电路的基本概念和规律

基础点

知识点1电流和电阻

1．电流

(1)形成

①导体中有能够自由移动的电荷。

②导体两端存在电压。

(2)方向：规定为正电荷定向移动的方向。电流是标量。

(3)定义式：I＝q t。

(4)微观表达式I＝nqS v。

(5)单位：安培(安)，符号A,1 A＝1 C/s。2．电阻

(1)定义式：R＝U I。

(2)物理意义：导体的电阻反映了导体对电流的阻碍作用。

3．电阻定律

(1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度成正比，与它的横截面积成反比，导体的电阻与构成它的材料有关。

(2)表达式：R＝ρl

S。

4．电阻率

(1)计算式：ρ＝R S

l ，单位：Ω·m 。

(2)物理意义：反映导体的导电性能，是表征材料性质的物理量。 (3)电阻率与温度的关系。

①金属：电阻率随温度升高而增大。 ②半导体：电阻率随温度升高而减小。 ③一些合金：几乎不受温度的影响。

④超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小为零，成为超导体。

知识点2 欧姆定律和伏安特性曲线 1．欧姆定律

(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。

(2)表达式：I ＝U R 。 (3)适用范围

①金属导电和电解液导电(对气体导电不适用)。 ②纯电阻电路(不含电动机、电解槽的电路)。 2．导体的伏安特性曲线

(1)I -U 图线：以电流为纵轴、电压为横轴画出导体上的电流随电压的变化曲线，如图所示。

(2)比较电阻的大小：图线的斜率I U ＝1

R ，图中R 1＞R 2(选填

“＞”“＜”或“＝”)。

(3)线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用于欧姆定律。

(4)非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件，不适用于欧姆定律。

知识点3电功、电功率、焦耳定律

1．电功

(1)定义：导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力做的功称为电功。

(2)公式：W＝qU＝UIt。

(3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程。

2．电功率

(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢。

(2)公式：P＝W

t＝UI。

3．焦耳定律

(1)电热：电流流过一段导体时产生的热量。

(2)计算式：Q＝I2Rt。

4．热功率

(1)定义：单位时间内的发热量。

(2)表达式：P＝Q

t＝I

2R。

知识点4串、并联电路的特点

I＝I＝I＝…＝I I＝I＋I＋I＋…＋I

电压表(量程为U)

分压电阻R＝U

I g－R g

电流表(量程为I)

分流电阻R＝

I g R g

I－I g

一、电流的三个公式比较

(1)电流既有大小又有方向，但它的运算遵循算术运算法则，是标量。

(2)形成电流的微粒有三种：自由电子、正离子和负离子。其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷是正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷是电子、正离子和负离子。

(3)如果是正、负离子同时定向移动形成电流，那么I ＝q

t 中q 是两种离子电荷量的绝对值之和。

二、电阻、电阻率、电阻定律 1．电阻与电阻率的区别

(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量。

(2)导体电阻阻值与电阻率无直接关系，即电阻大，电阻率不一定大；电阻率小，电阻不一定小。

2．电阻率的理解

(1)电阻率可以用ρ＝RS

l 计算，在数值上等于用某种材料制成的长为1 m 、横截面积为1 m 2的导线的电阻值。

(2)电阻率与导体材料有关，由这种材料的性质决定，与导体长度l 、横截面积S 、形状等无关。

(3)电阻率与温度的关系：金属的电阻率随温度的升高而增大(可

用于制造电阻温度计)；半导体的电阻率随温度的升高而减小(半导体的电阻率随温度变化较大，可用于制造热敏电阻)；有些合金(如锰铜合金、镍铜合金)的电阻率几乎不随温度变化而变化(可用来制造标准电阻)；当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率会突然减小为零，成为超导体。

3．电阻的决定式和定义式的比较

电阻从微观上看是定向移动的离子(自由电子)与不动的部分(原子核)相碰撞造成的，正是由于这种碰撞，使定向移动离子(自由电子)的动能，传递给不动部分(原子核)使其热运动加剧，使电能转化为内能，导体温度升高。

三、对伏安特性曲线的理解

1．图甲(直线)为线性元件的伏安特性曲线，图乙(曲线)为非线性元件的伏安特性曲线；对于线性元件R ＝U I ＝ΔU

ΔI ，即电阻等于直线的

斜率的倒数。对于非线性元件R ＝U I ≠ΔU

ΔI ，即电阻不等于曲线这一点

切线的斜率的倒数，电阻只能依据曲线对应点的坐标，利用U

I 计算求得。

2．伏安特性曲线图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故R a ＜R b ，图线c 的电阻逐渐减小，图线d 的电阻逐渐增大。

3．用I -U (或U -I )图线来描述导体和半导体的伏安特性时，曲线上每一点对应一组U 、I 值，U

I 为该状态下的电阻值，UI 为该状态下的电功率。

特别提醒

伏安特性曲线又称I -U 图线。是纵坐标代表电流，横坐标代表电压的，注意同U -I 曲线的区别。

四、电功、电功率及焦耳定律 1．电功和电热

(1)电功是电能转化为其他形式能的量度，电热是电能转化为内能的量度。通常情况下，计算电功时用公式W ＝IUt ，计算电热时用公式Q ＝I 2Rt 。

(2)从能量转化的角度来看，电功和焦耳热之间的数量关系是W ≥Q 、UIt ≥I 2Rt 。

①纯电阻电路：如电炉等构成的电路，电流做功将电能全部转化为内能，此时有W ＝Q 。计算时可任选一公式：W ＝Q ＝Pt ＝I 2Rt ＝UIt ＝U 2

R t 。

②非纯电阻电路：如含有电动机、电解槽等的电路，电流做功除将电能转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，此时有W ＞Q 。电功只能用公式W ＝UIt 来计算，焦耳热只能用公式Q ＝I 2Rt 来计算。