新課標(biāo)人教版3-1選修三23歐姆定律10(參考版)
2024-11-24 02:52本頁(yè)面
【正文】 電子課文 ● 第二章 恒定電流 一、電流 形成電流的條件 我們?cè)诔踔幸呀?jīng)學(xué)過(guò)， 電荷的定向移動(dòng)形成電流 ．因此，要形成電流首先就要有能自由移動(dòng)的電荷 —— 自由電荷．但是，只有自由電荷還是不能形成電流的．在通常的情況下，導(dǎo)體中的自由電荷不停地做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，在同一時(shí)刻朝任何方向運(yùn)動(dòng)的都有．對(duì)于導(dǎo)體的任意一個(gè)截面來(lái)說(shuō)，任意時(shí)刻從兩側(cè)穿過(guò)它的自由電荷都相等（圖 21）．在這種情況下，導(dǎo)體中的自由電荷沒(méi)有定向移動(dòng)，因而沒(méi)有電流． 如果把導(dǎo)體的兩端分別接到電池的兩極上，導(dǎo)體中就會(huì)有電流．圖 22中的燈泡發(fā)光，就是由于把它的兩端分別接到了干電池的兩極上，燈絲中有電流通過(guò)的緣故．我們知道，電池的兩極間有電壓，即有電勢(shì)差．當(dāng)導(dǎo)體的兩端與電池的兩極接通時(shí)，它的兩端也有了電壓，導(dǎo)體中就有了電場(chǎng)．這樣，導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)，形成了電流．所以，導(dǎo)體中產(chǎn)生電流 的條件是：導(dǎo)體兩端存在電壓． 用手電筒照明時(shí)，需要手電筒持續(xù)發(fā)光；使用電動(dòng)機(jī)時(shí)，需要它連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)．也就是說(shuō)，我們通常需要持續(xù)的電流．為了使導(dǎo)體中有持續(xù)的電流，必須使導(dǎo)體兩端保持持續(xù)的電壓．手電筒電路里，持續(xù)的電壓是由干電池提供的．汽車(chē)電路里，持續(xù)的電壓是由蓄電池、發(fā)電機(jī)提供的．干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)都是電源．在電路中，電源的作用就是保持導(dǎo)體兩端的電壓，使電路有持續(xù)的電流． 電流強(qiáng)度 在單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷多，電流就強(qiáng)，電荷少，電流就弱．如果在時(shí)間 t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量是 q，比值 通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量跟通過(guò)這些電量所用的時(shí)間的比值，叫做電流強(qiáng)度 ．簡(jiǎn)稱 電流 ．電流的符號(hào)是 I， 在國(guó)際單位制中，電流的單位是 安培 ，簡(jiǎn)稱 安 ，符號(hào)是 A．如果在 1秒內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量是 1庫(kù)，導(dǎo)體中的電流就是 1 安． 電流的常用單位還有毫安（ mA）和微安（ μA ）． 1mA=103A， 1μA=10 6A． 電流可能是正電荷的定向移動(dòng)，也可能是負(fù)電荷的定向移動(dòng)，還可能是正負(fù)電荷同時(shí)向相反方向的移動(dòng)．習(xí)慣上規(guī)定 正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?．在金屬導(dǎo)體中，電流的方向與自由電子的定向移動(dòng)的方向相反（圖 23）．而在電解液中，電 流的方向與正離子定向移動(dòng)的方向相同，與負(fù)離子定向移動(dòng)的方向相反． 方向不隨時(shí)間而改變的電流叫 直流 ．方向和強(qiáng)弱都不隨時(shí)間而改變的電流叫恒定電流 ，通常所說(shuō)的直流常常是指恒定電流． 二、歐姆定律 既然導(dǎo)體兩端有電壓，導(dǎo)體中才有電流，那么，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo) 體兩端的電壓有什么關(guān)系呢？我們用圖 24所示的實(shí)驗(yàn)來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題． 在圖 24 所示的電路里，連接著一段導(dǎo)線（電爐絲） AB．導(dǎo)線兩端的電壓可由電壓表讀出，導(dǎo)線中的電流可由電流表讀出．改變滑動(dòng)變阻器上滑片 P的位置，可以改變導(dǎo)線兩端的電壓．下表是測(cè)得的一組數(shù)據(jù) ： 在直角坐標(biāo)系中，用縱軸表示電流 I，用橫軸表示電壓 U，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)畫(huà)出 IU 的關(guān)系圖象，得到一條直線（圖 25 中的直線 I），這表明 導(dǎo)線 AB中的電流跟它兩端的電壓成正比，并且對(duì)這根導(dǎo)線來(lái)說(shuō)，比值 U/I 是個(gè)定值 ，等于 10 伏每安，它不隨 U或 I的改變而改變， 是導(dǎo)線本身的一種性質(zhì)． 用一段細(xì)一些的導(dǎo)線 CD 代替圖 24中的 AB，重做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，又得到一組數(shù)據(jù)： 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)作 IU關(guān)系圖象，又得到一條直線（圖 25 中的直線 II），表明導(dǎo)線 CD 中的電流跟它兩端的電壓也成正比，并且對(duì)這根導(dǎo)線來(lái)說(shuō)比值 U/I也是個(gè)定值 ，但這個(gè)定值是 15伏每安，而不同于 AB的． 對(duì)比這兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看出：第一，在同樣的電壓（例如 伏）下，比值 U/I 大的 CD中，電流小，比值 U/I 小的 AB 中，電流大．所以比值 U/I 反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)，叫做 電阻 ．第二， CD 的電阻是 AB電阻的 倍，在同樣的電壓下， CD中的電流是 AB 中的 1/， 即對(duì)電阻不同的導(dǎo)線來(lái)說(shuō)，導(dǎo)線中的電流跟它的電阻成反比． 德國(guó)物理學(xué)家歐姆（ 1787～ 1854）最先用實(shí)驗(yàn)研究了電流跟電壓、電阻的關(guān)系，得出結(jié)論： 導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比．這就是歐姆定律 ．用 I 表示通過(guò)導(dǎo)體的電流， U表示導(dǎo)體兩端的電壓， R表示導(dǎo)體的電阻，歐姆定律可以寫(xiě)成如下的公式： 根據(jù)歐姆定律可以規(guī)定電阻的單位．在歐姆定律的公式中，電壓的單位是伏特，電流的單位是安培，電阻的單位是 歐姆 ，簡(jiǎn)稱 歐 ，國(guó)際符號(hào)是 Ω ．也就是 1 歐是這 樣一段導(dǎo)線的電阻，如果在這段導(dǎo)線兩端加上 1伏電壓，通過(guò)它的電流便是 1安． 常用的電阻單位還有千歐
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