高中物理讲义.必修三.第三章：电路(知识点总结+习题)

电源和电流

【引入】前面的两章我们都在学习静电场，激发静电场的是静止电荷。那么电荷运动起来又会有什么作用呢？其实早在初中我们就学习了，电荷的定向移动产生了电流。

这一节课我们进一步思考，电荷在怎样的条件下会定向移动。

生活中比较常见的含有大量自由电荷的是导体，如何让导体内的电荷定向移动呢？

如左图，导体两端连接AB两个金属球，分别带正负电荷。导体内自由电荷（电子）在静电力作用下，沿导线定向移动，产生了电流。

随后AB之间的电势差消失，达成静电平衡，如右图。

整个过程只形成了短暂的电流。

【小结】电流的形成条件

①导体内部有自由移动的电子

②导体两端有电势差

【思考】如何能持续形成电流呢？或者说如何维持导体两端的电势差？

我们加一个装置，不断的把负电荷从A搬运到B，这样AB两球之间一直维持电势差，这样导线内就一直存在电流。这个装置就是电源。

一、电源

1.定义

表述1：把电子持续的从正极搬运到负极的装置。

这个过程中在克服静电力做功，把其它能量转化为电能。

表述2：通过非静电力做功，把其它形式的能量转化为电能。

2.作用

维持正负极之间的电势差，来维持电流。

在电源两极电荷、导线电荷的作用下，空间中形成了大小、方向都十分稳定的电场——恒定电场。

二、恒定电场

1.定义

由稳定分布的电荷激发的电场，强弱、方向都不变化。

注：（1）虽然电荷在定向移动，但是总会得到等量的补充，形成了动态稳定。

(2）恒定电场不是静电场。但是在静电场中的电学概念同样适用。

2.导线中的恒定电场

导线中的恒定电场是沿着导线方向的。这个电场是接通电源后以光速建立的。

导线中的电荷在恒定电场的作用下形成了恒定电流。

三、恒定电流

（一）概念

大小和方向都不随时间变化的电流

产生条件：①自由电荷②稳定的电场

注：金属中自由电荷是电子；溶液中自由电荷是阴阳离子

（二）电流大小

单位时间内通过导线横截面的电荷量1.决定式

I=q

t

单位：安培（A）

电子定向移动速率为v、导线横截面积为s、单位体积内有电子n

则，通过电荷量=通过体积*n*e

q=svtne

2.微观表达式

I=neSv

注：这里的e是电子的带电量

（三）电流方向

规定正电荷定向移动的方向为电流方向。

注：电流虽然有方向，但不是矢量，因为计算方法和矢量不同。

【思考】那么由电子定向移动产生的电流方向呢？（和电子移动方向相反）

练习：电源电流

一、电源、恒定电场、电流概念辨析

1.关于对电源和电流的理解，下列说法正确的是（D）

A ．只有自由电子的定向移动才能形成电流

B ．电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向

C ．导体中的自由电荷越多，电流越大

D ．电源是使电路中的电流能够持续存在的装置

2.下列关于电源和电流的说法中，正确的是（B）

A ．电解液中正、负离子定向移动的方向相反时，形成的电流方向也是相反的

B ．在电源内部，电源把电子由正极搬运到负极

C ．电流既有大小又有方向，它是一个矢量

D ．只要物体两端电势差不为零，就一定有电流存在

二、电流的定义式

1.如图所示是通有恒定电流的某段导体．在 5s 内有 10C 的负电荷向右通过横截面A ，则导体内电流的大小和方向分别是（ B ）

A . 2A 、向右

B . 2A 、向左

C . 50A 、向右 D. 50A 、向左

2.一段横截面积为 5mm 2 的导体通有恒定电流，若 2 秒钟有 2C 的正电荷

和 2C 的负电荷相向运动通过某一横截面，则电流强度是（B）

A ． 1A

B ． 2A

C ． 4A

D ． 8A

导体的电阻

【引入】金属导体中的自由电子，会频繁的和原子核发生碰撞，这给电子的移动带来阻碍。这种阻碍的宏观体现就是导体的电阻。

我们选取导体，连接在电路中，多测改变导体两端电压，再测定电压电流，绘制出U-I图像。

我们发现：

（1）同一导体，它两端的U、I比值是定值

（2）不同导体比值可能不同。

一、电阻

导体两端的电压与导体中的电流之比为导体的电阻

1.定义式

R=U

I

单位：欧姆（Ω）

注：比值法定义。R是导体本身的性质，不随电压、电流变化

2.物理意义

电阻反映了导体对电流的阻碍作用

早在初中，我们就学习了影响导体电阻大小的因素

二、影响导体电阻的因素

【回顾】

同一温度下，导体的长度、横截面积、材料会影响导体的电阻大小

这是初中定性学习的一个结论，可是这些因素和电阻有什么定量关系呢？

【实验】影响导体电阻的因素

实验原理：伏安法测电阻；控制变量法

结论：电阻定律

三、电阻定律

同种导体的电阻与长度成正比、与横截面积成反比；导体电阻还与材料有关（一）电阻的决定式

R=ρl S

注：对于同种导体而言，ρ是定值；不同材料的导体，ρ值不同（二）电阻率ρ

1.物理意义

电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量

2.决定因素

（1）材料

常见金属电阻率排序：银<铜<铝<铁；纯金属电阻率小，合金大（2）温度

金属电阻率随温度升高而增加；半导体随温度升高而减小

注：①锰铜合金、镍铜合金电阻率几乎不随温度变化

②一些金属在低温下电阻率为0，称为超导现象

（三）伏安特性曲线

1.线性元件

2.非线性元件（小灯泡）

小灯泡的伏安曲线

为什么会弯曲呢？