第一讲 部分电路欧姆定律(解析版)

第一讲 部分电路欧姆定律

1．导线中的电场

（1）形成因素：是由电源、导线等电路元件 所积累的电荷 共同形成的.

（2）方向：导线与电源连通后，导线内很快形成了沿导线方向的 恒定电场 .

（3）性质：导线中恒定电场的性质与静电场的性质 不同 .

2．电流

（1）导体形成电流的条件：①要有自由电荷；②导体两端形成电压.

（2）电流定义：通过导体横截面的电荷量跟这些电荷量所用时间的 比值 叫电流.

（3）电流的宏观表达式： I ＝q t

，适用于任何电荷的定向移动形成的电流. （4）电流是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向(或与负电荷定向移动的方向相反).单位：A ， 1 A ＝ 103 mA ＝ 106 μA.

（5）电流的微观表达式： I ＝nqvS ，n 是单位体积内的自由电荷数，q 是每个自由电荷电荷量，S 是导体的横截面积，v 为自由电荷的定向移动速率.

说明：

（1）导体中三种速率：定向移动速率非常小，约10－

5 m/s ；无规律的热运动速率较大， 约105 m/s ；电场传播速率非常大，为3×108 m/s.

（2）公式I ＝q /t 和I ＝nqSv 的理解

I ＝q /t 是电流的定义式，适用于任何电荷的定向移动形成的电流.注意：在电解液导电时，是正、负离子向相反方向定向移动形成电流，q 应是两种电荷的电荷量绝对值之和，电流方向为正电荷定向移动的方向.

I ＝nqvS 是电流的微观表达式(n 为单位体积内的自由电荷个数，S 为导线的横截面积，v 为自由电荷的定向移动速率，约10－5 m/s).

3．电动势

（1）电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置；

（2）电源电动势是表示电源将其他形式的能转化为电能的本领的大小的物理量；

（3）电源电动势E 在数值上等于非静电力把1 C 正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，即 E ＝W /q ；

（4）电源电动势和内阻都由电源本身的性质决定，与所接的外电路无关.

说明：

电动势和电压的关系

电动势和电压这两个物理量尽管有着相同的单位，而且都是描述电路中能量转化的物理量，但在能量转化方式上和决定因素上有本质的区别：

（1）电压表示电场力做功(U AB ＝W AB q )，是将电能转化为其他形式的能的本领；电源电动势表示非静电力做功(E ＝q 非

W )，是把其他形式的能转化为电势能的本领.

（2）决定因素不同：电压由电源和导体的连接方式决定；电动势由电源本身的性质决定，与所接的外电路无关.

4．欧姆定律

（1）内容：导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比.

（2）公式 ： I ＝U R

. （3）适用条件： 金属导电或电解液导电 .对气体导电和晶体管导电不适用.

（4）图象

注意I-U 曲线和U-I 曲线的区别：对于电阻一定的导体，图中两图

都是过原点的直线，I-U 图象的斜率表示电阻的倒数，U-I 图象的斜率表

示电阻.当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过

原点的直线，但部分电路的欧姆定律还是适用.

电阻的定义式提供了一种量度电阻大小的方法，但导体对电流的这种阻碍作用是由导体本身性质决定的，与所加的电压和通过的电流无关，绝不能由

而误认为“R 与U 成正比，R 与I 成反比”．

说明：

（1）伏安特性曲线

电阻恒定不变的导体，它的伏安特性曲线是直线，如右图中a 、b 两

直线所示，具有这种伏安特性曲线的电学元件叫线性元件，直线的斜率等

于电阻的倒数.电阻因外界条件变化而变化的导体，它的伏安特性曲线是

曲线，如图中c 所示，这类电学元件叫非线性元件，导体c 的电阻随电压升高而减小.

（2）利用伏安特性曲线的斜率求电阻时，不能用直线的倾角的正切来求，原因是物理图象坐标轴单位长度是可以表示不同大小的电压或电流，而应用R ＝I

U ∆∆求电阻.

（3）一般金属导体的电阻随温度的升高而增大，其伏安特性如下图所示.

由于金属导体是纯电阻，所以欧姆定律仍然适用，伏安特性曲线上某一点的纵坐标和横坐标的比值，即曲线的割线斜率表示了导体的电阻(图甲)或导体的电阻的倒数(图乙).

4．电阻定律：S

L R ρ

= 5．电阻率

（1）物理意义：反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性．

（2）电阻率与温度的关系

①金属的电阻率随温度升高而增大；

②半导体的电阻率随温度升高而减小；

③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．

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，电阻大的导体对电流的阻碍作用大．电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量，电阻率小的材料导电性能好．

（2）导体的电阻大，导体材料的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小，即电阻率小的导体对电流的阻碍作用不一定小．

（3）导体的电阻、电阻率均与温度有关．

电阻的决定式和定义式的区别

公

式 S L R ρ= I

U R = 区

别

电阻定律的决定式

电阻的定义式 说明了电阻的决定因

素 提供了一种测定电阻的方法，并不说明电阻与U 和I 有关 只适用于粗细均匀的

金属导体和浓度均匀的电

解质溶液

适用于任何纯电阻导体