高三上册物理 电流、欧姆定律、串并联电路 逐字稿-3,593字
师:大家好,今天我们进行高三物理一轮复习,主题是电流、欧姆定律、串并联电路。我们先过一下基本知识点。自由电荷定向移动形成电流,电流有三个基本表达式。定义式$i = \frac{q}{t}$,适用于一切情况;微观表达式$i = n e v S$;还有大家熟悉的欧姆定律$i = \frac{u}{r}$。要注意欧姆定律适用于金属和电解液导电,适用于纯电阻电路。
电阻反映导体对电流阻碍作用大小,阻值越大,阻碍作用越大。电阻率反映导体导电性能,是导体材料本身属性,且与温度有关。超导体在温度降低到绝对零度附近时,某些材料电阻率会突然减小为零。
串并联电路的特点大家比较熟悉。有个推论要强调:无论串联还是并联电路,任意一个电阻变大,总电阻变大;反之,任意一个电阻变小,总电阻变小。
现在,我们做6个判断题,检验基本概念。
导体中只要有电荷运动,就形成电流。对吗?不对。电荷要定向运动才形成电流,电荷无规则运动不形成电流。
欧姆定律适用于金属导电和气体导电。错。欧姆定律适用范围是金属导电和电解液导电。
导体的电阻与导体两端电压成正比,与通过导体的电流成反比。这有欺骗性,很多同学记得$r = \frac{u}{i}$,但导体电阻是自身性质,由材料决定,与$u$和$i$无关。
电阻率由导体本身决定。对,电阻率是导体自身性质。
电路中只有一个电阻增大时,总电阻不一定增大。错,刚强调过,有一个电阻增大,总电阻增大;有一个电阻变小,总电阻变小。
电流表改装时,并联的电阻越小,改装后的量程越大。对吗?我们看电流表改装电路,串联分压、并联分流。电流表改装并联电阻,得到电流表,设改装后干路电流为$i$,支路电流极限值即电流表满偏电流$I_G$,通过电阻$r$的电流是$i - I_G$。并联电路两端电压相等,所以$i = I_G + I_R$,$I_R = \frac{U_G}{r}$,$U_G = I_G r_G$($r_G$是电流表内阻),由此可知$r$越小,干路电流$i$越大,所以该说法正确。
一轮复习要了解各部分考察热点,我总结了几个考点。
考点一:对电流微观表达式的理解。看一道高考题,一根长为$l$,横截面积为$S$的金属棒,材料电阻率为$\rho$,棒内单位体积自由电子数为$n$,电子质量为$m$,电荷量为$e$。在棒两端加恒定电压,棒内产生电流,自由电子定向运动平均速率是$v$,求金属棒内电场强度大小。电场强度$e = \frac{u}{d}$,这里$d$就是导体棒长度$l$。$u$不知道,用欧姆定律$u = i r$,$i$用微观表达式$i = n e v S$,$r$根据条件用$r = \rho\frac{l}{S}$,化简后可得到正确结论。这题中题目给的电子质量、电荷量等是微观量,所以$i$用微观表达式;又给了电阻率,所以电阻$r$用$\rho\frac{l}{S}$处理。
考点二:部分电路欧姆定律的应用。应用时要注意“二同”,即同体性和同时性。同体性指$I$、$U$、$R$三个物理量必须对应同一段电路或导体;同时性指电压和电流必须是导体上同一时刻的。
对闭合电路欧姆定律的考察,绕不开伏安特性曲线。纵坐标是电流$i$,横坐标是电压$u$的图线叫伏安特性曲线。甲图图像是过原点向上倾斜直线,乙图图像也过原点但为曲线。像甲这样的元件叫线性元件,对线性元件,$r = \frac{u}{i} = \frac{\Delta u}{\Delta i}$;像乙这样的叫非线性元件,对于非线性元件,$r = \frac{u}{i}$,但$r \neq \frac{\Delta u}{\Delta i}$。$r = \frac{u}{i}$是定义式,一切情况都适用。在$IU$图像中,图线上某点与$O$点连线的斜率表示电阻的倒数,斜率越大电阻越小。注意这里说的斜率是图线上某点与$O$点连线的斜率,不是切线斜率。看例2,一个小灯泡通电后电流$i$随电压$u$变化图线给定,$P$点切线为$PN$,$PQ$垂直$u$轴,$PM$垂直$i$轴。A选项,随着电压增大,小灯泡电阻增大。因为这是伏安特性曲线,图线上某点到原点连线斜率变小,电阻增大,A正确;B选项,$r = \frac{u}{i}$,$U_1$、$I_1$对应没问题,B正确;C选项,曲线不是直线,$r = \frac{u}{i}$但$r \neq \frac{\Delta u}{\Delta i}$,C错误;D选项,小灯泡功率为图中矩形$PQOM$所围面积大小,矩形面积是$U_1$与$I_2$乘积,D正确。运用伏安特性曲线求电阻,要注意斜率倒数为电阻,且斜率是图像上某点与坐标原点连线的斜率。另外,$IU$图线中斜率$k = \frac{1}{r}$,不能简单说成$\tan\theta$,因为坐标轴单位可人为规定,同一电阻坐标轴单位不同时倾角$\theta$不一样。