3.1+導(dǎo)體的伏安特性曲線+課件-【知識精講精研】高二上學(xué)期物理粵教版（2019）必修第三冊

第三章恒定電流粵教版必修三第一節(jié)導(dǎo)體的伏安特性曲線新課導(dǎo)入

電閃雷鳴時，強大的電流使天空不時發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是為什么?提示：雷電是云層間或云層與地之間的電壓達到一定值時將空氣擊穿所產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，所形成的電流是瞬時電流。手電筒中因為電源的作用，小燈泡中有持續(xù)電流而持續(xù)發(fā)光。電路中的電流是怎樣形成的呢?電閃雷鳴時，強大的電流使天空不時發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是為什么?電流的產(chǎn)生原因A、B兩個導(dǎo)體，A帶正電荷，B帶負電荷，如果用一根導(dǎo)線H將A、B連接起來，導(dǎo)線H中會形成電流嗎？這個電流是持續(xù)存在的嗎？-BA-A++++++++_B_______當導(dǎo)體兩端存在電壓時，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場，導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流。由于A得到電子，B失去電子，自由電子的定向移動使兩個導(dǎo)體很快達到靜電平衡，形成等勢體。電流的產(chǎn)生原因怎么才能讓電路中有持續(xù)電流呢？導(dǎo)線中產(chǎn)生瞬時電流！HH

抽水機的工作原理水流水勢A水勢B瞬時的水流持續(xù)的水流如何形成持續(xù)的水流？AB連通器水勢A水勢B抽水機水流類比如何操作才能使導(dǎo)線H中有持續(xù)的電流呢？如果在A、B之間加入一個裝置P，它能不斷地從A取走電子，補充給B，使A、B之間始終保持一定的電勢差，這樣導(dǎo)線H中就會有持續(xù)的電流。電源的作用就是搬運電荷，保持導(dǎo)線兩端的電勢差，從而保持電路中有持續(xù)的電流。電源AB連通器水勢A水勢B抽水機水流正極負極1.電源：能把自由電子從正極搬到負極的裝置；2.作用：搬運電荷，保持導(dǎo)體兩端的電勢差(電壓),使電路有持續(xù)的電流。---+A++++++___B_____P--+類比抽水機（其它形式能轉(zhuǎn)化為電能）電源（1）存在自由電荷金屬導(dǎo)體——自由電子電解液——正、負離子氣體導(dǎo)電——正、負離子和自由電子形成電流的條件：PBA——_______———+++++++（2）導(dǎo)體兩端存在電壓（電勢差）當導(dǎo)體兩端分別與電源的兩極連接時，導(dǎo)體兩端存在電壓，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場，導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流。形成電流的條件：電源中電勢高的一極是正極，電勢低的一極是負極。太陽電池干電池鉛蓄電池鋰電池常見電源紐扣電池手機電池思考電閃雷鳴時，強大的電流使天空不時發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是為什么?電源將正極的負電荷不斷地搬運到負極，使得電路中的電流能夠持續(xù)存在云層間放電完成之后，沒有電源能夠?qū)㈦姾稍俅螐囊粋€云層搬運到另外一個云層，因此放電的電流就只能存在于這一瞬間【例題】關(guān)于電源以下說法正確的是(

)A．電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負極不斷地搬運到正極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢差B．電源的作用就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能C．只要電路中有電源，電路中就一定有電流D．電源實質(zhì)上也是一個用電器，也需要外界提供能量電源在搬運電荷的過程中，需要克服電場力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．電路是否閉合？電源是對電路提供能量的裝置在電源內(nèi)部，將正極上的電子搬運到負極，維持電勢差不變B如何描述電流的強弱呢？思考通過某段導(dǎo)體橫截面的電荷量Q跟所用時間t的比值叫做電流1、物理意義:表示電流的強弱程度4、國際單位:3、公式:(比值定義法)安培(A)1A=1C/s常用單位：毫安（mA）、微安（μA）5、方向:正電荷定向移動的方向（電子流動的反方向）＋＋＋

2、定義:電流（單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電荷量）6、說明（1）電流方向的規(guī)定：規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流方向.

在電源外部的電路中,電流從電源的正極流向負極；在電源的內(nèi)部,電流是從電源的負極流向正極；形成閉合回路。（2）金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動的方向相反.（3）電解液中正、負離子定向移動方向雖然相反，但正、負離子定向移動形成的電流方向是相同的，此時：即：公式中的Q為正電荷總電荷量和負電荷總電荷量的絕對值之和。I電流某電解池中，如果在1s內(nèi)共有5×1018個二價正離子和1×1019個一價負離子通過面積為0.1m2的某截面，那么通過這個截面的電流是(

)A．0

B．0.8A

C．1.6A

D．3.2AD

小試牛刀【例題】如圖所示，一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上帶有均勻的負電荷，每單位長度上電荷量為q，當此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運動時，由于棒運動而形成的等效電流大小為（）A

從微觀的角度考慮，導(dǎo)體中電流的強弱，與哪些因素有關(guān)系呢？思考電流的微觀解釋1.猜測：電子的電荷量自由電子定向移動的平均速率自由電子的密集程度導(dǎo)體的橫截面積導(dǎo)體的長度……一段圓柱形導(dǎo)體：橫截面積為S，長為l，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，每個電子的電荷量為e，自由電子定向移動的平均速率為v。Slv電流的微觀解釋2.建立模型電流的微觀解釋3.推導(dǎo)和解釋：Slvvtt時間內(nèi)，只有長為vt的圓柱內(nèi)的電子能通過橫截面S。長為vt的圓柱內(nèi)的自由電子總數(shù)N=nSvtt時間內(nèi)，通過橫截面S的總電荷量

q=Ne=neSvt電流I可以表示為：【微觀】電流的微觀表達式：I=nqSv

(v表示電荷定向移動的速率)【宏觀】只適用純電阻電路（不包含電源）兩個公式的比較：

從微觀看,電流由導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)?自由電荷的電荷量（導(dǎo)體的材料決定），定向移動的速度（電壓決定）,還與導(dǎo)體的橫截面積（形狀）決定。【例題】有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線,通過的電流I=1A,已知銅的密度為ρ，銅的摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA,電子的電量為e，求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率。（可認為銅導(dǎo)線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子）【例題】有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線,通過的電流I=1A,已知銅的密度為ρ，銅的摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA,電子的電量為e，求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率。（可認為銅導(dǎo)線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子）【解析】設(shè)自由電子在導(dǎo)線內(nèi)定向移動的速率是v。取一段導(dǎo)線，自由電子從它的左端定向移動到右端的時間為t，則這段導(dǎo)線的長度為vt，體積為vtS，質(zhì)量為ρvtS，則這段導(dǎo)線中的原子數(shù)(自由電子數(shù))為t時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量:

把這個式子代入

,得

解得

vtvSv【例題】有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流為I，設(shè)每單位長度的導(dǎo)線中有n個自由電子，設(shè)每個自由電子的電荷量為q，此時電子定向移動的速率為v，則在Δt時間內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)目可表示為（

）AC

【例題】如圖所示，將左邊的銅導(dǎo)線與右邊的鋁導(dǎo)線連接起來，已知鋁導(dǎo)線的橫截面積是銅導(dǎo)線橫截面積的兩倍，在銅導(dǎo)線上取一個截面A，在鋁導(dǎo)線上取一個截面B，若在1秒內(nèi)垂直地通過它們的電子數(shù)相等，那么，通過這兩個截面的(

)A．電流相等B．電流不相等C．自由電子定向移動的速率相等D．自由電子定向移動的速率不相等AD

環(huán)形電流環(huán)形電流的計算采用等效的觀點,所謂等效電流,就是把電荷周期性地通過圓周上各處形成的電流看成持續(xù)不斷地通過圓周上各處時所形成的電流。對周期性運動的電荷,常取一個周期,利用I=

=

求等效電流?！纠}】半徑為R

的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過圓心的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流應(yīng)有(

)A．若ω不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍B．若電荷量Q不變而使ω變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍C．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變大D．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變小AB【例題】安培提出了著名的分子電流假說，根據(jù)這一假說，電子繞原子核運動可等效為一環(huán)形電流。如圖為一分子電流模型，電量為e的電子以角速度ω繞原子核沿順時針方向做勻速圓周運動，則該環(huán)形電流的大小和方向為（）A．

，逆時針

B．

，順時針 C．

，逆時針

D．

，順時針A歐姆定律？知識回顧

導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比。1、內(nèi)容：2、表達式：

變形電阻：導(dǎo)體兩端的電壓跟通過的電流之比3.適用條件：金屬、電解液等純電阻導(dǎo)電；氣體導(dǎo)電、半導(dǎo)體導(dǎo)電及含電動機、電解槽等電器不適用。同一導(dǎo)體或同一段純電阻電路（不含電源、電動機、電解槽等電器的電路）選取一個金屬導(dǎo)體a，研究導(dǎo)體兩端的電壓隨導(dǎo)體中的電流的變化情況測量電路:測導(dǎo)體的電流、電壓SRAVA電路圖控制電路限流式分壓式研究導(dǎo)體中的電流隨導(dǎo)體兩端的電壓的變化情況先用導(dǎo)體A進行實驗，移動滑片改變通過導(dǎo)體的電流值，并記錄幾組I、U的值換用不同的導(dǎo)體B，重復(fù)上述實驗,記錄數(shù)據(jù)。通過導(dǎo)體的電流I/A00.100.200.300.400.50導(dǎo)體A兩端的電壓U/V00.901.802.603.54.6導(dǎo)體B兩端的電壓U/V00.631.251.872.493.00實驗數(shù)據(jù)：SRAVA兩個金屬導(dǎo)體的U-I圖像：BA

I/A

U/V

金屬導(dǎo)體的U-I圖像是一條過原點的直線。同一個導(dǎo)體，不管電流、電壓怎樣變化，電壓跟電流之比都是一個常量，可寫成R是一個只跟導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)而與通過的電流無關(guān)的物理量。R的值反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用，故物理學(xué)中就把它叫作導(dǎo)體的電阻。圖中不同導(dǎo)體U-I圖像的傾斜程度不同，表明不同導(dǎo)體的R值不同。②定義式：①物理意義：反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用。③國際制單位：歐姆，符號ΩΩΩ1kΩ1MΩ

注意：R只跟導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)，與導(dǎo)體中的電流和導(dǎo)體兩端的電壓無關(guān)。電

阻

圖中不同導(dǎo)體U-I圖象的傾斜程度不同，表明不同導(dǎo)體的R值不同。那是誰的電阻大呢？方法：比較夾角的大小=RARA>RBIUOAB)β)α斜率：KA==RB斜率：KB=在導(dǎo)體U-I圖象中，斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小。想一想K=R，不一定等于tanα

U-I圖像BA

I/A

U/V

在實際應(yīng)用中，常用橫坐標表示電壓U縱坐標表示電流I

I-U

圖像

圖中不同導(dǎo)體I-U圖象的傾斜程度不同，表明不同導(dǎo)體的R值不同。那是誰的電阻大呢？UIOBA)β)α

在導(dǎo)體I-U圖象中，斜率反映了導(dǎo)體電阻的倒數(shù)的大小。想一想

∴RA>RB4.兩種圖像：IUOBAIUOBAk=R

在導(dǎo)體的U-I圖像中，斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小。在導(dǎo)體的I-U圖像中，斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小的倒數(shù)。U-I圖線I-U圖線伏安特性曲線他們的圖線可不可以是曲線呢？若是曲線又反映了什么特點？小燈泡的伏安特性曲線二極管的伏安特性曲線對于金屬導(dǎo)體，在溫度沒有顯著變化時，電阻幾乎是不變的，它的伏安特性曲線是一條過原點的直線，具有這種伏安特性的電學(xué)元件叫作線性元件。對于氣體導(dǎo)體（如日光燈管、霓虹燈管中的氣體）以及某些導(dǎo)電器件（如晶體管），電阻一般會隨電路電壓、電流的變化而變化，它的伏安特性曲線不是直線，這類電學(xué)元件叫作非線性元件。線性元件和非線性元件:專題控制電路——滑動變阻器的兩種接法你能說出滑動變阻器的各個部件的名稱嗎？示意圖電路符號ABC或者DA、B是繞在絕緣桶上的兩個端點C、D是金屬桿的兩個端點電阻絲上能夠與滑片P接觸的地方，絕緣漆已被刮去，使滑片P能把金屬桿與電阻絲連接起來。新課導(dǎo)入

測量未知電阻時，需取同一電阻的多組電壓和電流值。此時可接入滑動變阻器，能起到直接改變測量電阻的電流或電壓大小的作用，達到測多組數(shù)據(jù)的實驗效果。那么，滑動變阻器該如何接入電路呢？1.限流式：一上一下接線(一上兩下也可以)+-2.分壓式：一上兩下接線+-滑動變阻器的兩種接法調(diào)節(jié)的方式有何不同？限流式分壓式（b）分壓式接法（通過變阻器改變用電器兩端的電壓，起調(diào)壓器的作用）（a）限流式接法

(通過變阻器改變電路中的電流，以控制電路中的電流)想一想PARB

PARB

變阻器的常規(guī)處理

——將變阻器從滑動觸點P分成兩個部分，把一個完整的變阻器看成是由兩部分串聯(lián)組成的，如下圖所示。abPVabPA兩種接法的等效電路ABP限流式：直接串聯(lián)PARB分壓式：先并聯(lián)后串聯(lián)滑動變阻器的兩種接法的比較02（2）這種接法的滑動變阻器的接線方法你會嗎？參照實物圖畫出電路圖并連接實物圖，歸納接線方法?；瑒幼冏杵鞯淖畲笞柚灯?；選用最大阻值大的?！耙簧弦幌隆?，下邊接線柱接哪邊，哪邊電阻就有效。限流電路URABPRxUsRABRx想一想（1）如果滑片P從最右端移到最左端，通過Rx的電流無明顯變化，你認為是什么原因？如果要增大Rx電流、電壓的調(diào)節(jié)范圍，應(yīng)如何選用滑動變阻器？電流調(diào)節(jié)范圍：電壓調(diào)節(jié)范圍：限流接法選擇滑動變阻器的一般原則：選擇比待測電阻大或相當?shù)?。?）這種接法的滑動變阻器的接線方法你會嗎？參照實物圖畫出電路圖并連接實物圖，歸納接線方法。不產(chǎn)生影響“一上，兩下”選擇最大阻值小的滑動變阻器。