第1讲 电流 电阻 电功及电功率

[知识梳理]

知识点一电流欧姆定律

1．电流

(1)自由电荷的定向移动形成电流。

(2)方向：规定为正电荷定向移动的方向。

(3)三个公式

①定义式：I ＝q

t

，公式中q 是通过导体横截面的电荷量。

②微观表达式：I ＝nqS v ，n 是单位体积内的自由电荷数，q 是每个电荷的电荷量，S 是导体的横截面积，v 是自由电荷定向移动的速率。

③决定式：I ＝U

R ，U 是导体两端的电压，R 是导体本身的电阻。

2．欧姆定律

(1)内容：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。 (2)公式：I ＝U

R

。

(3)适用条件：适用于纯电阻电路，如金属和电解液导电。 知识点二 电阻 电阻定律 1．电阻

(1)定义式：R ＝U

I

。

(2)物理意义：反映了导体对电流的阻碍作用。 2．电阻定律

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

(2)表达式：R ＝ρl

S 。

3．电阻率

(1)计算式：ρ＝R S

l

。

(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

②一些合金：电阻率几乎不受温度变化的影响。 知识点三 电阻的串联、并联 1．串联、并联的特点

U ＝U ＋U ＋U U ＝U ＝U ＝U

(1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻，串联电阻增多时，总电阻增大。 (2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻，并联支路增多时，总电阻减小。 (3)不论串联电路还是并联电路，只要某个电阻增大，总电阻就增大，反之则减小。 (4)不论串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和。 知识点四 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 ＝IUt 。

(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 ＝IU 。

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 ＝I 2Rt 。 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 。

[诊断自测]

1．(多选)下列说法正确的是( )

A ．比值U I 反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R ＝U

I

B ．由ρ＝R S

l 可知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比，与导体的长

度成反比

C ．公式Q ＝I 2Rt 适用于任何电路中电热的计算

D ．公式P ＝IU 只适用于纯电阻电路中电功率的计算 答案： AC

2．【人教选修3－1P43第3题改编】安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流。设电荷量为e 的电子以速率v 绕原子核沿顺时针方向做半径为r 的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，正确的是( )

A ．电流大小为v e

2πr ，电流方向为顺时针

B ．电流大小为v e

r ，电流方向为顺时针

C ．电流大小为v e

2πr ，电流方向为逆时针

D ．电流大小为v e

r

，电流方向为逆时针

解析： 电子做圆周运动的周期T ＝2πr v ，由I ＝e

T 得I ＝v e 2πr ，电流的方向与电子运动方

向相反，故为逆时针。

答案： C

3．电阻R 1的阻值为6 Ω，与电阻R 2并联后接入电路中，通过它们的电流之比I 1∶I 2＝2∶3，则R 2的阻值和总电阻的阻值分别是( )

A ．4 Ω；2.4 Ω

B ．4 Ω；3.6 Ω

C ．9 Ω；3.6 Ω

D ．9 Ω；4.5 Ω

解析： 并联电路中通过各支路电阻的电流与它的阻值成反比，R 1∶R 2＝I 2∶I 1，所以R 2

＝4 Ω，R 1与R 2并联的总电阻R ＝R 1R 2R 1＋R 2＝6×4

6＋4

Ω＝2.4 Ω，故A 正确。

答案： A

4．(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( ) A ．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B ．W ＝UIt 适用于任何电路，而W ＝I 2

Rt ＝U 2

R

t 只适用于纯电阻电路

C ．在非纯电阻电路中，UI >I 2R

D ．焦耳热Q ＝I 2Rt 适用于任何电路

解析： 由电功率公式P ＝W

t 知，电功率越大，表示电流做功越快。对于一段电路，有

P ＝IU ，I ＝P

U ，焦耳热Q ＝⎝⎛⎭⎫P U 2Rt ，可见Q 与P 、t 都有关，所以，P 越大，Q 不一定越大，选项A 错误；W ＝UIt 是电功的定义式，适用于任何电路，则W ＝I 2

Rt ＝U 2

R

t 只适用于纯电阻

电路，选项B 正确；在非纯电阻电路中，电流所做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以W >Q ，即UI >I 2R ，选项C 正确；Q ＝I 2Rt 是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，选项D 正确。