欧姆定律、焦耳定律和电阻定律

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（3）解释：在真空中，电场力对电 荷做正功时，减少的电势能转化为电 荷的动能；在金属导体中，在电场力 作用下做加速运动的自由电子频繁地 与离子碰撞，把定向移动的动能传给 离子，使离子热运动加剧，将电能完 全转化为内能.
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电功与电热的关系是什么？
电功是电场力对自由电荷所做的功， 其大小等于电能转化为其他形式能量的 多少，是电能转化为“其他形式能”的 总和.电热是转化为“内能”的电能， 一般是电功的一部分.具体来说： (1)对纯电阻电路，计算电功、电热可 选用下列公式任一形式： 2
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导体两端存在电压：当导体两 端存在电压时，导体内建立了电场， 导体中的自由电荷在电场力的作用 下发生定向移动，形成电流.电源 的作用是保持导体两端的电压，使 导体中有持续的电流.
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（3）电流的方向：规定 正电荷定向 移动的方向为电流方向.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. （4）直流电指方向不随时间变化的 电流；恒定电流是指方向和强弱都不 随时间变化的电流.
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2.导体的伏安特性 （1）伏安特性曲线：导体中的电 流Ｉ随导体两端的电压U变化的图 线，定值电阻的导体的伏安特性图 线是一条过原点的直线，如图所示.
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注意: (1)I-U曲线和U-I曲线的区别. (2) 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.
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（2）线性元件和非线性元件 符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线 是一条通过坐标原点的直线，具有这 种伏安特性的电学元件叫做线性元件； 不符合欧姆定律的导体和器件，电流 和电压不成正比，伏安特性曲线不是 直线，这种电学元件叫做非线性元件.
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超导体：当温度降低到某一温度附近时， 某些材料的电阻率突然减小到无法测量的 程度，可以认为其电阻率突然变为零，这 种现象叫做 超导现象 ，发生超导现象的 物质称为超导体.材料由正常状态转变为 超导状态的温度，叫做超导材料的转变温 度TC.
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三、欧姆定律 1.欧姆定律 （1）定义：导体中的电流Ｉ跟导体两端 的电压Ｕ成正比，跟导体的电阻Ｒ成反比. U I ， （2）公式： R （3）适用范围：金属导电和电解液导电， 对气体导电不适用；只适用纯电阻电路， 不适用于非纯电阻电路（含有电动机、电 解槽等用电器的电路）.
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2.电阻定律及欧姆定律的应用 两根完全相同的金属裸导线A和B，如果 把导线A均匀拉长到原来的2倍，电阻为 RA′，导线B对折后绞合起来，电阻为 RB′，然后分别加上相同的电压，求： (1)它们的电阻之比； (2)相同时间内通过导线横截面的电荷量 之比.
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(1)RA′∶RB′=4R∶R/4
=16∶1
U W Q Pt UIt I Rt t. R
2
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(2)在非纯电阻电路(含有电动机、电解 槽等)中消耗的电能除转化成内能外，还 转化成机械能(如电动机)和化学能(如电 解槽)，即： 电动机：W=E机+Q (UIt=E机+I2Rt) 电解槽：W=E化+Q (UIt=E化+I2Rt) 此时：W＞Q (UIt＞I2Rt)
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1.电流的形成及计算 在显像管的电子枪中，从炽热的金 属丝不断放出的电子进入电压为U的加 速电场，设其初速度为零，经加速后形 成横截面积为S、电流为I的电子束.已 知电子的电荷量为e，质量为m，则在 刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电 子束内的电子个数是( B )
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A.
I l eS
m 2eU
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(3)功率 纯电阻电路 P=I2R=U2/R， 既为电功率，也为热功率. 非纯电阻电路， P=UI为电功率 P′=I2R为热功率.
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3.电功、电热的计算 一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V 电压后，消耗功率66W，求： (1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多 少？ (2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是 多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效 率是多少？ (3)如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住， 不能转动，这时通过电动机的电流，以及电动 机消耗的电功率和发热功率是多少？
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（2）单位： 欧姆米 ，简称欧米，符号 是 Ω·m . （3）电阻率与温度有关——导体材料本 身的属性 金属：金属的电阻率随温 度的升高而增大 较明显，可用于做温度计. 合金：有的合金电阻率几乎不受温度的影 响，锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而 变，可用于做标准电阻.纯金属的电阻率 小，合金的电阻率大.
B.
I l e
Байду номын сангаас
m 2eU
C.
I eS
m 2eU
D.
IS l e
m 2eU
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有一横截面积为S的铜导线，流经其中的 电流为I，设每单位体积的导线有n个自 由电子，电子电量为e，此时电子的定向 转动速度为v，在Δt时间内，通过导体横 AC 截面的自由电子数目可表示为( ) A.nvSΔt B．nvΔt C．IΔt/e D．IΔt/(Se)
120kW· h
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第七章
电
路
1 欧姆定律、焦耳定律和电阻定律
1
内容 欧姆定律 电阻定律 电阻的串联、并联 电源的电动势和内阻 闭合电路的欧姆定律
要求 Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ
说明
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内容 要求 说明 电功率、焦耳定律 Ⅰ 实验：测定金属的电阻率（同时 练习使用螺旋测微器） 实验：描绘小电珠伏安特性曲线 实验：测定电源的电动势和内阻 实验：练习使用多用电表
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高考对本章的考查主要 是以选择题和设计性实验 题为主.
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按照考纲的要求，本章内容可 以分成三部分: (1)基本概念和定律 (2)串并联电路、电表的改装 (3)闭合电路欧姆定律
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实验复习是本章复习的主 旋律，所以一定要特别重视实 验的复习.
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一、电流 1.电流 （1）概念：电荷的定向移动形成电流.从 宏观上看，电荷的热运动不能形成电流. （2）形成电流的条件： 存在 自由电荷 ：金属导体——自由电子， 电解液或气体电离导电时——正、负离子.
(2)QA∶QB=RB′∶RA′
=1∶16
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如图,一圈粗细均匀的导线长1200m， 在两端点A、B间加上恒定电压时，测得 通过导线的电流0.5A.如剪去BC段，在 A、C两端加同样电压时，通过导线的电 流变为0.6A，则剪去的BC段多长？ 200m
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四、电功和电功率 1.电功 （1）定义：在一段电路中电场力所做的 功，也就是电流所做功，简称为电功.电 流做功的过程，是电能转化为其他形式 能量的过程，电动机把电能转化 为 机械能 ；电解槽把 电能 转化为化学能； 热能 电热器把电能转化为 .
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2.电流强度——表示电流强弱的物理量 （1）概念：通过导体横截面的电荷量跟 通过这些电荷量的时间的比值，是标量. Q （2）定义式： I t .适用于任何电荷的 定向移动形成的电流.
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（3）电流的单位是 安培 ，简称安，符 号是A.1A=1C/s.常用单位还有毫安 （mA）、微安（μA）， 1A=103mA=106μA.电流强度是物 理学中七个基本物理量之一，其单位是 在国际单位制中的基本单位.
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(1) P电=550W P机=315W (2)r=4.0Ω
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4.用电器的正常使用 一只规格为“220V，2000W”的电 炉，求在正常工作时的电阻.若电网电 压为200V，求电炉的实际功率.在 220V电压下，如果平均每天使用电炉 2小时，求此电炉一个月（按30天计） 要消耗多少度电？(设电炉丝的电阻保 持不变)
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（4）额定功率和实际功率 用电器铭牌上所标称的功率是额定功 率，用电器在实际电压下工作的功率 是实际功率，用电器只有在额定电压 工作实际功率才等于额定功率.当电 流、电压和功率三个量中任意一个为 额定值时，另两个也一定为额定值.
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3.焦耳定律 （1）焦耳定律：电流通过导体时产 生的热量Q等于电流I的二次方、导 体的电阻R和通电时间t三者的乘积. （2）公式：Q＝I2Rt.焦耳定律不 仅适用于纯电阻电路，还适用于非纯 电阻电路.
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（2）公式：W=qU=UIt.对在恒 定电流下的任何一段电路或用电器均 成立. （3）单位：在国际 单位 制 中 是 焦（J） ，常用单位有千瓦时 6J 3.6 × 10 （kWh），1kWh= .
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2.电功率：表示电流做功的快慢. （1）定义：单位时间内电流所做的功 叫做电功率. （2）公式：P=W/t=UI，一段电路 上的电功率P等于这段电路两端的电压 U和电路中电流I的乘积. （3）单位：瓦（W），常用单位还有 毫瓦，千瓦.
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3.电流大小的微观表达式
qnSvt I nqSv. t
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二、电阻、电阻定律、电阻率 1.电阻R U 公式： R ， 是电阻的定义式， I 反映了导体对电流的阻碍作用. 单位：， 欧姆 符号是 Ω ， 1Ω=1V/A，常用单位千欧和兆 欧，1MΩ=103kΩ=106Ω.
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2.电阻定律 （1）表述：导体的电阻Ｒ跟它的 长度Ｌ成正比，跟它的横截面积S 成反比. L （2）公式： R ， 是电阻的决 S 定式.
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利用电动机提升重物的示意图，其 中D是直流电动机.P是一个质量为m的 重物，它用细绳拴在电动机的轴上.闭合 开关S，重物P以速度v匀速上升，这时 电流表和电压表的示数分别是I=5.0A 和U=110V，重物P上 升的速度v=0.70m/s.
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已知该装置机械部分的机械效率为 70%，重物的质量m=45kg(g取 10m/s2).求： (1)电动机消耗的电功率P电及绳对 重物做功的机械功率P机各多大? (2)电动机线圈的电阻R多大?
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3.电阻率ρ （1）意义：电阻率跟导体的材料有关， 是反映材料导电性能的物理量，在数值 上等于用该材料制成的1m长，横截面积 为1m2的导体的电阻值，电阻率大表示 导电性能差. 注意：电阻和电阻率有区别，电阻是反 映对电流阻碍作用的大小.电阻率是反映 导电性能好坏，电阻率是影响电阻的一 个因素.