第8章 第1节 电流、电阻与欧姆定律-2021年初中物理竞赛及自主招生大揭秘专题突破 word版有答案

1120140010401300第八讲 电 路 第一节 电流、电阻与欧姆定律 一、电流 1．电流的定义 导体中的自由电荷定向移动时，就形成了电流。电流用符号表示，电流的大小可以用单位时间内通过导体某一横截面的电荷量来表示。定义式为，注意是通过导体横截面的所有的电荷电量的总和。在国际单位制中，电流的单位是安培，符号为“”，，电流有方向，规定导体中正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。电流的方向表示的是电流的流向。 2．电流的微观表达式 电流的定义式为，但并不能说电流随的增大而增大、随通电时间的增长而变小。从微观上说，电流大小和导体内部自由电荷的电荷量、定向移动速度、导体单位体积的自由电荷数以及导体横截面积都有关系。 例1 已知某导体单位体积内的自由电荷数为，自由电荷的定向移动速度为，自由电荷的电荷量为，导体的横截面积为。试证明电流的微观表达式：。 right777875分析与解 求解电流的大小，可以利用电流的定义式，只要能求出通过导体横截面的电荷量与时间的比值即可。如图8.1所示，在导体上取两个横截面和，设自由电荷从截面定向运动到截面所用时间为，则，截面的距离为，，截面以内所含的自由电荷数为，这些电荷的电荷量。显然，在时间内，这些电荷恰好全部通过截面，因此通过导体的电流为，得证。 当导体两端没有电压时，自由电荷处于无规则运动状态，无规则运动的速度约为，而加上电压后，自由电荷定向移动的速度仅约为，可见，自由电荷的定向移动速度是非常小的，远不及电流的传播速度(光速)。 二、电阻 1．电阻的定义 电阻是表示导体对电流阻碍作用的物理量，用表示，电阻的定义式为，电阻的单位为欧姆，符号为“”，。对同一导体，不论导体两端电压和通过导体的电流如何变化，其比值都相同，即电阻是一个只跟导体本身性质(导体的材料、横截面积和长度)有关的量，与所加的电压和通过的电流无关。 2．电阻定律 一段导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比，这就是电阻定律。表达式为 在公式中，为导体材料的电阻率，是反映材料导电性能的物理量，电阻率在数值上等于该材料制成的长为、横截面积为的导体的电阻值。电阻率大，表示材料的导电性能差。电阻率的单位符号为“”。 电阻率只和导体的材料以及温度有关。金属导体电阻率的数量级为，且金属导体电阻率随温度的升高而增大。某些合金的电阻率受温度影响很小，根据这一特点可制成标准电阻；某些材料的电阻率随温度升高而减小，如半导体和绝缘体。 当温度降低到绝对零度附近时，某些金属、合金等材料的电阻率会突然减小到零，这种现象叫做超导现象，处于这种状态的导体叫做超导体。 3．超导现象 例2 一粗细均匀的镍铬丝，截面直径为，电阻为。把它拉制成直径为的均匀细丝后，它的电阻变为( )。 A． B． C． D． 分析与解 将导体直径拉制成后，导体的横截面积将变为原来的，而导体体积不变，导体长度将变为原来的100倍，根据，导体电阻将变为原来的10000倍，选项D正确。 right652145例3 (上海第30届大同杯初赛)如图8.2所示，和是材料、厚度相同的正方形导体板，但的尺寸比的尺寸大，在导体两端加相同的电压，通过两导体的电流方向如图8.2所示，则下列说法中正确的是( )。 A．中的电流小于中的电流 B．中的电流等于中的电流 C．比中自由电荷定向移动的速率大 D．比中自由电荷定向移动的速率小 分析与解 设正方形导体板的边长为，厚度为，电阻率为，则电阻，可见，导体两端加相同电压时电流相等，选项B正确。再根据电流的微观表达式，由于导体为相同材料，因此，相同，电流相同，导体横截面积越大，自由电荷定向移动的速度越小，选项D正确。本题正确选项为BD． 三、欧姆定律 1．欧姆定律的内容 导 ... ...