1、 第一讲电流电阻定律和电功 一 电流 3 定义 通过导体横截面的电量跟通过这些电荷量所用时间的比值 适用于任何电荷的定向移动形成的电流 1 形成 电荷的定向移动形成电流 2 形成电流的条件 有自由电荷 导体两端存在电压 4 定义式 5 对于金属导体有I nevS n为单位体积内的自由电子个数 S为导线的横截面积 v为自由电子的定向移动速率 约10 5m s 远小于电子热运动的平均速率105m s 更小于电场的传播速率3 108m s 这个公式只适用于金属导体 千万不要到处套用 二 电阻 1 电阻表示导体对电流阻碍作用的物理量 2 导体电阻 三 电阻定律 导体的电阻R跟它的长度l成正比 跟它的横
2、截面积S成反比 是反映材料导电性能的物理量 叫材料的电阻率 纯金属的电阻率小 合金的电阻率大 材料的电阻率与温度有关系 a 金属的电阻率随温度的升高而增大 铂较明显 可用于做温度计 锰铜 镍铜的电阻率几乎不随温度而变 可用于做标准电阻 b 半导体的电阻率随温度的升高而减小 c 有些物质当温度接近0K时 电阻率突然减小到零 这种现象叫超导现象 能够发生超导现象的物体叫超导体 材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC 四 电功 电功率 1 电功 1 实质 电流做功的实质是电场力对电荷做功 2 公式 任何电路都适用 3 若为纯电阻电路 则 电流所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值
3、叫做电功率 2 在纯电阻电路中 1 定义 2 电功率 P UI 任何电路 d 注意区别P额定和P实际 c 单位 瓦W 常用单位 千瓦 kW 马力1马力 735W 1 焦耳定律 四 焦耳定律和电热 Q I2Rt 在电阻元件中 通过自由电子与离子的碰撞 电流做功使电能全部转化为内能 产生的热量为 在纯电阻电路 任何电路 2 热功率 PQ I2R 任何电路 在纯电阻电路 求电功率P IU永远正确 求热功率PQ I2R永远正确 只有在纯电阻电路中才有P PQ 3 电功率P IU与热功率PQ I2R的区别 电功率 电路中消耗的全部电功率 热功率 电路上因发热而消耗的功率 电功率一般大于热功率 当电路中只
4、有纯电阻元件时两者相等 1 一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36W与36V 若把此灯泡接到输出电压为18V的电源两端 则灯泡消耗的电功率 A 等于36WB 等于18WC 等于9WD 等于6W C 五 举例说明 2 按照经典的电子理论 电子在金属中运动的情形是这样的 在外加电场的作用下 自由电子发生定向运动 便产生了电流 电子在运动的过程中要不断地与金属离子发生碰撞 将动能交给金属离子 而自己的动能降为零 然后在电场的作用下重新开始加速运动 可看作匀加速运动 经加速运动一段距离后 再与金属离子发生碰撞 电子在两次碰撞之间走的平均距离叫自由程 用l表示 电子运动的平均速度用表示 导体单位体积内自由电子的数量为n 电子的质量为m 电子的电荷量为e 电流的表达式 请证明金属导体的电阻率 证明 导体中电流强度的微观表达式为 根据电阻定律 根据欧姆定律 自由程内 电子在加速电场作用下 速度从0增加到v 由动能定理 又由于 可得出电阻率的表达式为
