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1、3.2 研究电流、电压和电阻研究电流、电压和电阻什么是电流？什么是电流？形成电流的条件是什么？形成电流的条件是什么？思考思考：一、电一、电 流流定义定义:流过导体某一流过导体某一横截面横截面的的电荷量电荷量Q Q 跟跟所用时间所用时间T T的比值叫做电流的比值叫做电流公式：公式：=Q/t单位：在国际单位制中电流的单位单位：在国际单位制中电流的单位是安培，简称安，符号是是安培，简称安，符号是A1.基本概念基本概念TextText观察自由电子的无规则热运动观察自由电子的无规则热运动能形成电流吗能形成电流吗做热运动的自由电子向各个方向做热运动的自由电子向各个方向运动的机会相等从宏观上来看不运动的机会
2、相等从宏观上来看不会形成电流会形成电流2.2.电流的形成电流的形成TextText（1 1）形成电流的条件）形成电流的条件 存在自由电荷存在自由电荷 金属导体中的自由电荷为自由电子，金属导体中的自由电荷为自由电子，电电解液中的自由电荷为正负离子。解液中的自由电荷为正负离子。导体两端存在电压导体两端存在电压当导体两端存在电压时导体内有电场导体中当导体两端存在电压时导体内有电场导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动形成电流。形成电流。RealityIdentityCreativitylityIdentitCreativity（2 2）电流的方向：通常规定
3、）电流的方向：通常规定正电荷定向正电荷定向移动的方向为电流的正方向。移动的方向为电流的正方向。在金属导体中，电流的方向与电子的在金属导体中，电流的方向与电子的移动方向相反。移动方向相反。在电解液中，电流的方向与正离子的在电解液中，电流的方向与正离子的移动方向相同。移动方向相同。注意：电流是标量！注意：电流是标量！TextText(3)(3)电流的微观表达式电流的微观表达式建立模型：如图所示建立模型：如图所示ADAD表示粗细均匀的一段表示粗细均匀的一段长为长为 L L的导体，两端加一定的电的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的导体定向移动的速率为速率为V
4、 V，设导体的设导体的横截面积为横截面积为S S导体导体每单位体积的自由电荷数每单位体积的自由电荷数为为n n，每个自由电荷的，每个自由电荷的电荷电荷荷量为荷量为q q。AD理论推导理论推导ADAD导体中的自由电荷导体中的自由电荷总数：总数：N=nLs总电荷量：总电荷量：Q=Nq=nsLq所有这些电荷都通过横截面所有这些电荷都通过横截面D所所需要的时间：需要的时间：t=L/V导体中的电流导体中的电流=Q/t=n=Q/t=nq qsvsv扩展（一）：对三种不同速率的比较扩展（一）：对三种不同速率的比较 三种速率三种速率 比较内容比较内容 电子定向电子定向 移动的速率移动的速率 电子热运动电子热运
5、动 的速率的速率 电流的电流的 传导速率传导速率 物物 理理 意意 义义电流就是有电荷电流就是有电荷的定向移动形成的定向移动形成的，电流的，电流=nsqv=nsqv，其中，其中v v就是电子就是电子定向移动的速率定向移动的速率大小为大小为1010-5-5m/sm/s导体内部电子在不导体内部电子在不停地做无规则的热停地做无规则的热运动由于热运动向运动由于热运动向各个方向运动的机各个方向运动的机会相等，故不能形会相等，故不能形成电流成电流大小为大小为10105 5m/sm/s等于光速，闭合等于光速，闭合开关的瞬间，电开关的瞬间，电路中各处以光速路中各处以光速建立恒定电场，建立恒定电场，电路中各处的
6、自电路中各处的自由电子几乎同时由电子几乎同时定向移动，整个定向移动，整个电路几乎同时形电路几乎同时形成电流成电流大小为大小为 3103108 8m/sm/sTextText二二.电路中的电压与电势降落电路中的电压与电势降落1.1.电压电压形成原理：由于我们规定形成原理：由于我们规定正电荷定向移正电荷定向移动的方向为电流的方向，动的方向为电流的方向，而正电荷在电而正电荷在电场力的作用下总是由电势高处向电势低场力的作用下总是由电势高处向电势低处运动。因而处运动。因而沿电流的方向电势逐渐降沿电流的方向电势逐渐降低低，故沿电流方向上的，故沿电流方向上的任意两点间都有任意两点间都有电势差电势差，这就是电
7、路中的电压，这就是电路中的电压TextText2.2.实验探究电路中电势变化的规律实验探究电路中电势变化的规律0V6V4V0V实验表明，电路中沿着电流方向的电势是实验表明，电路中沿着电流方向的电势是逐渐降低的。逐渐降低的。所以，电路中任意两点间的所以，电路中任意两点间的电势差（电压）又叫做电势降落。导线的电势差（电压）又叫做电势降落。导线的电阻很小，导线中的电势降落近似于零，电阻很小，导线中的电势降落近似于零，常忽略不计常忽略不计TextText三三.电阻电阻1.1.电阻形成电阻形成（1 1）原子实：在金属导体中，除了有大量）原子实：在金属导体中，除了有大量的的自由电子自由电子之外还有之外还有
8、晶体结构点阵上的金晶体结构点阵上的金属原子属原子，我们把，我们把失去一些核外电子的金属失去一些核外电子的金属原子叫原子实原子叫原子实TextText（2 2）电阻形成原因：金属导体中的自由电）电阻形成原因：金属导体中的自由电子在电场力的作用下做子在电场力的作用下做定向移动定向移动的过程中，的过程中，不断与晶体点阵上的原子实不断与晶体点阵上的原子实碰撞，碰撞，形成形成对电对电子定向移动的阻碍作用子定向移动的阻碍作用，这是电阻产生的，这是电阻产生的根根本原因。本原因。（3 3）电阻通电时发热的原因：金属导体的）电阻通电时发热的原因：金属导体的自由电子在电场力的作用下做定向移动，自由电子在电场力的作
9、用下做定向移动，电电场力对自由电子做正功，使电子动能增大，场力对自由电子做正功，使电子动能增大，同时自由电子又不断的与原子实碰撞。导体同时自由电子又不断的与原子实碰撞。导体温度就升高了。温度就升高了。TextText 实验探究金属电阻与温度的关系实验探究金属电阻与温度的关系实验过程：把一个废白炽灯的玻璃外壳实验过程：把一个废白炽灯的玻璃外壳小心地去掉，取出一段几厘米长的钨丝小心地去掉，取出一段几厘米长的钨丝连接在灯丝支架上，把它跟一个连接在灯丝支架上，把它跟一个1.5V1.5V电电源和一个电流表串联，先测出通过钨丝源和一个电流表串联，先测出通过钨丝的电流然后用酒精灯加热灯丝观察电流的电流然后用
10、酒精灯加热灯丝观察电流表指针的变化。表指针的变化。TextText实验分析实验分析:一个一个纯金属电阻纯金属电阻，其阻值随温度其阻值随温度变化比较规则变化比较规则，当温度变化范围不大时，当温度变化范围不大时，电阻与温度间存在着如下线性关系电阻与温度间存在着如下线性关系 R=R R=R0 0(1+(1+t)t)式中式中R R表示金属在表示金属在t t0 0C C时的电阻值，时的电阻值，R R0 0表表示金属在示金属在0 00 0C C时的电阻值。时的电阻值。叫做电阻叫做电阻的温度系数的温度系数说明：说明：不同金属材料的电阻温度系数不同金属材料的电阻温度系数不同不同 金属导体的电阻随温度升高而增大，金属导体的电阻随温度升高而增大，但但半导体材料随温度升高电阻减小半导体材料随温度升高电阻减小