第1節(jié) 電流、電阻、電功、電功率與電熱

1、第第1 1節(jié)電流、電阻、電功、電功率和電熱節(jié)電流、電阻、電功、電功率和電熱1 1形成條件：導(dǎo)體兩端有形成條件：導(dǎo)體兩端有 ，導(dǎo)體提供大，導(dǎo)體提供大量的自由電荷，量的自由電荷， 在導(dǎo)體中建立了電場在導(dǎo)體中建立了電場2 2電流的方向：規(guī)定與電流的方向：規(guī)定與 定向運(yùn)動(dòng)的方定向運(yùn)動(dòng)的方向相同注意：電流雖有方向，但仍為標(biāo)量向相同注意：電流雖有方向，但仍為標(biāo)量3. 3. 電流的大小電流的大小(1)(1)定義式：定義式：I I ，單位是七個(gè)，單位是七個(gè) 之一，之一，國際單位是安培，符號是國際單位是安培，符號是A.A.(2)(2)微觀表達(dá)式：微觀表達(dá)式：I I . .電壓電壓電荷電荷正電荷正電荷qt基本單位

2、基本單位nqSv一、電流一、電流(3)決定式：決定式：I (部分電路歐姆定律，只適用于部分電路歐姆定律，只適用于 或或 導(dǎo)電導(dǎo)電)二、電阻和電阻率二、電阻和電阻率1. 電阻電阻(1)意義：反映了導(dǎo)體對電流的意義：反映了導(dǎo)體對電流的 作用作用(2)定義式：定義式：R， 國際單位：歐姆，符號為國際單位：歐姆，符號為.(3)決定式?jīng)Q定式(電阻定律電阻定律)：R ，取決于導(dǎo)體的，取決于導(dǎo)體的 、 、 和溫度和溫度UR金屬金屬電解液電解液阻礙阻礙UI lS材料材料橫截面積橫截面積長度長度2電阻率電阻率(1)意義：反映了導(dǎo)體的意義：反映了導(dǎo)體的 ，由，由 決定，決定，但受溫度影響但受溫度影響. (2)電阻

3、率與溫度的關(guān)系電阻率與溫度的關(guān)系金屬的電阻率隨著溫度的升高而金屬的電阻率隨著溫度的升高而 半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而 錳銅合金和鎳銅合金的電阻率隨溫度變化而幾乎錳銅合金和鎳銅合金的電阻率隨溫度變化而幾乎 導(dǎo)電性能導(dǎo)電性能材料材料增大增大減小減小保持不變保持不變(3)超導(dǎo)現(xiàn)象：當(dāng)溫度降低到接近超導(dǎo)現(xiàn)象：當(dāng)溫度降低到接近0 K時(shí)，某些金屬或合時(shí)，某些金屬或合金的電阻率會(huì)突變?yōu)榻鸬碾娮杪蕰?huì)突變?yōu)?，這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象，最早發(fā)，這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象，最早發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象的科學(xué)家是荷蘭的昂尼斯現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象的科學(xué)家是荷蘭的昂尼斯三、電功、電功率、電熱三、電功、電功率、電熱1. 電功電

4、功(1)定義：電流流過導(dǎo)體時(shí)把定義：電流流過導(dǎo)體時(shí)把 轉(zhuǎn)化為其他形式轉(zhuǎn)化為其他形式的能的多少的能的多少(2)計(jì)算式：計(jì)算式：W 2. 電功率電功率(1)定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功，表示電流做功定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功，表示電流做功的的 電能電能UIt快慢快慢(2)定義式：定義式：P .3電熱電熱(1)定義：電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為定義：電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為 的多的多少少(2)計(jì)算式計(jì)算式(焦耳定律焦耳定律): Q .(3)熱功率：單位時(shí)間內(nèi)發(fā)熱的功率熱功率：單位時(shí)間內(nèi)發(fā)熱的功率P熱熱 .WtUI內(nèi)能內(nèi)能I2RtI2R【思路點(diǎn)撥】【思路點(diǎn)撥】本題的關(guān)鍵是正確把握電流定義式本題的關(guān)鍵是正

5、確把握電流定義式Iq/t中電量的含義中電量的含義【解析】【解析】計(jì)算電流時(shí)，通過某一截面的電荷量，可以計(jì)算電流時(shí)，通過某一截面的電荷量，可以是正電荷，也可以是負(fù)電荷，還可能是向相反方向定是正電荷，也可以是負(fù)電荷，還可能是向相反方向定向移動(dòng)的正、負(fù)電荷絕對值之和向移動(dòng)的正、負(fù)電荷絕對值之和【答案】【答案】D【方法與知識(shí)感悟】【方法與知識(shí)感悟】正確理解電流定義式正確理解電流定義式I 中電中電量的含義：量的含義： (1)q是通過橫截面的電量，該是通過橫截面的電量，該“橫截面橫截面”未必一定是單位橫截面；未必一定是單位橫截面；(2)負(fù)離子的定向移動(dòng)等效看負(fù)離子的定向移動(dòng)等效看作是正離子反方向的定向移動(dòng)

6、當(dāng)異種電荷反方向通作是正離子反方向的定向移動(dòng)當(dāng)異種電荷反方向通過某一個(gè)橫截面時(shí)，過某一個(gè)橫截面時(shí)，q|q1|q2|；當(dāng)異種電荷同方向；當(dāng)異種電荷同方向通過某一個(gè)橫截面時(shí)，通過某一個(gè)橫截面時(shí)，q|q1|q2|.qt例例2 2 如圖所示，某一導(dǎo)體的形狀為長如圖所示，某一導(dǎo)體的形狀為長方體，其長、寬、高之比為方體，其長、寬、高之比為a ab bc c532.532.在此長方體的上下、左右四在此長方體的上下、左右四個(gè)面上分別通過導(dǎo)線引出四個(gè)接線個(gè)面上分別通過導(dǎo)線引出四個(gè)接線柱柱1 1、2 2、3 3、4.4.在在1 1、2 2兩端加上恒定的電壓兩端加上恒定的電壓U U，通過導(dǎo)體，通過導(dǎo)體的電流為的電流

7、為I I1 1；在；在3 3、4 4兩端加上恒定的電壓兩端加上恒定的電壓U U，通過導(dǎo)體，通過導(dǎo)體的電流為的電流為I I2 2，則，則I I1 1I I2 2為為( () )A A4949B B9494C C254254D D259259【思路點(diǎn)撥】【思路點(diǎn)撥】確定電阻的長度和橫截面積是解題的關(guān)鍵確定電阻的長度和橫截面積是解題的關(guān)鍵題型二：電阻定律的理解和應(yīng)用題型二：電阻定律的理解和應(yīng)用【答案】【答案】C題型三：電功和電功率及電熱和熱功率的計(jì)算題型三：電功和電功率及電熱和熱功率的計(jì)算例例3 有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2 V電壓的電路電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流

8、過電動(dòng)機(jī)的電流是中，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4 A；若把電動(dòng)機(jī)接入若把電動(dòng)機(jī)接入2.0 V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是作，工作電流是1.0 A求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率是多大？如果在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然功率是多大？如果在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？被卡住，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？【答案】【答案】1.5 W8 W【方法與知識(shí)感悟】【方法與知識(shí)感悟】通過純電阻與非純電阻元件通過純電阻與非純電阻元件來比較電功和電熱，如下表：來比較電功和電熱，如下表：純電阻元件純電阻元件非純電阻元件非純電

9、阻元件電功電功(率率)WUIt(電功率電功率P電電UI)電熱電熱(能能)QI2Rt(熱功率熱功率P熱熱I2R)電功和電電功和電熱的關(guān)系熱的關(guān)系WQ(P電電P熱熱)(PUII2R)WQ(P電電P熱熱)(WQE其他其他或或UII2RP其他其他)C 【解析】【解析】本題考查的是對電阻率的理解電阻率本題考查的是對電阻率的理解電阻率的影響因素是導(dǎo)體本身的材料和溫度，與導(dǎo)體的的影響因素是導(dǎo)體本身的材料和溫度，與導(dǎo)體的長度、橫截面積等無關(guān)，長度、橫截面積等無關(guān)，A錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，C正正確確D項(xiàng)的前半句是正確的，但后半句中導(dǎo)體對項(xiàng)的前半句是正確的，但后半句中導(dǎo)體對電流的阻礙作用是電阻而不是電阻率，電

10、流的阻礙作用是電阻而不是電阻率，D錯(cuò)誤錯(cuò)誤C 3某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置如圖所示重物的質(zhì)量裝置如圖所示重物的質(zhì)量m50 kg，電源電動(dòng)勢，電源電動(dòng)勢E110 V，不計(jì)電源電阻及各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以不計(jì)電源電阻及各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v0.90 m/s的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度I5 A，由此可知，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻，由此可知，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R是多少？是多少？(g取取10 m/s2)【解析】【解析】電源工作時(shí)將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能輸入電源工作時(shí)將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能輸入電路，電流通過電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

11、輸出，由電路，電流通過電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出，由能量守恒定律可知能量守恒定律可知EItI2Rtmgvt，解得電動(dòng)機(jī)線圈，解得電動(dòng)機(jī)線圈的電阻的電阻R4 .【鞏固基礎(chǔ)】【鞏固基礎(chǔ)】A2(2012全國全國)一臺(tái)電風(fēng)扇一臺(tái)電風(fēng)扇的額定電壓為交流的額定電壓為交流220 V在其正常工作過程中，用在其正常工作過程中，用交流電流表測得某一段時(shí)交流電流表測得某一段時(shí)間內(nèi)的工作電流間內(nèi)的工作電流I隨時(shí)間隨時(shí)間t的變化如圖所示這段的變化如圖所示這段時(shí)間內(nèi)電風(fēng)扇的用電量為時(shí)間內(nèi)電風(fēng)扇的用電量為( )A3.9102度度 B5.5102度度C7.8102度度 D11.0102度度B【解析】【解析】分段計(jì)算用電量，

12、根據(jù)分段計(jì)算用電量，根據(jù)WUIt得得WW1W2W32200.31060 J2200.41060 J2200.24060 J1.98105 J，而，而1度度1 kWh3.6106 J，所以，所以W1.98105 J0.055度度5.5102度，度，故故B選項(xiàng)正確，選項(xiàng)正確，A、C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤選項(xiàng)錯(cuò)誤B 【解析】【解析】公式公式PUI適用于任何電路的電功率的計(jì)算，而適用于任何電路的電功率的計(jì)算，而非電熱功率的計(jì)算，故非電熱功率的計(jì)算，故A錯(cuò)誤；焦耳定律公式錯(cuò)誤；焦耳定律公式PI2R適用適用于任何電路的電熱功率的計(jì)算，故于任何電路的電熱功率的計(jì)算，故B正確；正確；C、D錯(cuò)誤錯(cuò)誤*4一個(gè)一個(gè)T形電路如

13、圖所示，形電路如圖所示，電路中的電阻電路中的電阻R110 ，R2120 ，R340 .另有一測另有一測試電源，電動(dòng)勢為試電源，電動(dòng)勢為100 V，內(nèi)阻忽略不計(jì)則，內(nèi)阻忽略不計(jì)則( )A當(dāng)當(dāng)cd端短路時(shí)，端短路時(shí)，ab之間的等效電阻是之間的等效電阻是40 B當(dāng)當(dāng)ab端短路時(shí)，端短路時(shí)，cd之間的等效電阻是之間的等效電阻是40 C當(dāng)當(dāng)ab兩端接通測試電源時(shí)，兩端接通測試電源時(shí)，cd兩端的電壓為兩端的電壓為80 VD當(dāng)當(dāng)cd兩端接通測試電源時(shí)，兩端接通測試電源時(shí)，ab兩端的電壓為兩端的電壓為80 VAC5 5三個(gè)同樣的電阻，額定功率均為三個(gè)同樣的電阻，額定功率均為10 W10 W，把其中，把其中兩個(gè)

14、并聯(lián)再與第三個(gè)串聯(lián)接入電路，則此電路允兩個(gè)并聯(lián)再與第三個(gè)串聯(lián)接入電路，則此電路允許消耗的最大功率為許消耗的最大功率為( )( )A A10 W B10 W B15 W 15 W C C20 W D20 W D30 W30 WB【提升能力】【提升能力】6近年來，因低溫雨雪冰凍造成高壓輸電線因結(jié)冰近年來，因低溫雨雪冰凍造成高壓輸電線因結(jié)冰而損毀嚴(yán)重為消除高壓輸電線上的冰凌，有人設(shè)而損毀嚴(yán)重為消除高壓輸電線上的冰凌，有人設(shè)計(jì)了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應(yīng)除冰若計(jì)了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應(yīng)除冰若在正常供電時(shí)，高壓線路上輸電電壓為在正常供電時(shí)，高壓線路上輸電電壓為U，電流為，電流為I，熱量損

15、耗功率為熱量損耗功率為P；除冰時(shí)；除冰時(shí)(認(rèn)為輸電總功率和輸電認(rèn)為輸電總功率和輸電線電阻不變線電阻不變)，輸電線上的熱量損耗功率需變?yōu)?，輸電線上的熱量損耗功率需變?yōu)?5P，則除冰則除冰( )A輸電電流為輸電電流為5I B輸電電流為輸電電流為25I C輸電電壓為輸電電壓為25U D輸電電壓為輸電電壓為5UA根據(jù)銘牌上提供的信息，下列說法正確的是根據(jù)銘牌上提供的信息，下列說法正確的是( )A四種電器都正常工作時(shí)電風(fēng)扇中通過的電流最小四種電器都正常工作時(shí)電風(fēng)扇中通過的電流最小B四種電器都正常工作時(shí)空調(diào)機(jī)消耗的電功率最大四種電器都正常工作時(shí)空調(diào)機(jī)消耗的電功率最大C在在24小時(shí)內(nèi)正常使用的電冰箱比連續(xù)運(yùn)

16、轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇小時(shí)內(nèi)正常使用的電冰箱比連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇耗電多耗電多D在在24小時(shí)內(nèi)正常使用的電冰箱比連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇小時(shí)內(nèi)正常使用的電冰箱比連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇耗電少耗電少ABD【解析】【解析】四種用電器正常工作時(shí)，額定電壓均可認(rèn)為為四種用電器正常工作時(shí)，額定電壓均可認(rèn)為為220 V，而電風(fēng)扇的功率最小，由，而電風(fēng)扇的功率最小，由PUI知，電風(fēng)扇中電流知，電風(fēng)扇中電流最小，最小，A對；由于空調(diào)電流最大，故空調(diào)消耗的電功率最對；由于空調(diào)電流最大，故空調(diào)消耗的電功率最大，大，B對；電風(fēng)扇對；電風(fēng)扇24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)消耗的電能為小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)消耗的電能為WPt6510324 kWh1.56 kWh，大于電冰箱消

17、耗的電能，大于電冰箱消耗的電能0.8 kWh，所以，所以C錯(cuò)，錯(cuò)，D對故答案為對故答案為A、B、D.*8如圖所示的電路中，輸入電如圖所示的電路中，輸入電壓壓U恒為恒為12 V，燈泡，燈泡L上標(biāo)有上標(biāo)有“6 V、12 W”字樣，電動(dòng)機(jī)字樣，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻線圈的電阻RM0.50 .若燈泡恰能正常發(fā)光，以下說法若燈泡恰能正常發(fā)光，以下說法中正確的是中正確的是( )A電動(dòng)機(jī)的輸入功率為電動(dòng)機(jī)的輸入功率為12 WB電動(dòng)機(jī)的輸出功率為電動(dòng)機(jī)的輸出功率為12 WC電動(dòng)機(jī)的熱功率為電動(dòng)機(jī)的熱功率為2.0 WD整個(gè)電路消耗的電功率為整個(gè)電路消耗的電功率為22 WAC9某材料的電阻率某材料的電阻率隨溫度變化的規(guī)

18、律為隨溫度變化的規(guī)律為0(1t)，其中，其中稱為電阻溫度系數(shù)，稱為電阻溫度系數(shù)，0是材料在是材料在t0 時(shí)的電阻率在一定的溫度范圍內(nèi)時(shí)的電阻率在一定的溫度范圍內(nèi)是與溫度無是與溫度無關(guān)的常數(shù)金屬的電阻一般隨溫度的升高而增大，具有關(guān)的常數(shù)金屬的電阻一般隨溫度的升高而增大，具有正溫度系數(shù)；而某些非金屬如碳等則相反，具有負(fù)溫度正溫度系數(shù)；而某些非金屬如碳等則相反，具有負(fù)溫度系數(shù)利用具有正負(fù)溫度系數(shù)的兩種材料的互補(bǔ)特性，系數(shù)利用具有正負(fù)溫度系數(shù)的兩種材料的互補(bǔ)特性，可制成阻值在一定溫度范圍內(nèi)不隨溫度變化的電阻已可制成阻值在一定溫度范圍內(nèi)不隨溫度變化的電阻已知：在知：在0 時(shí)，銅的電阻率為時(shí)，銅的電阻率為

19、1.7108m，碳的電阻，碳的電阻率為率為3.5105m，在，在0 附近時(shí)，銅的電阻溫度系數(shù)附近時(shí)，銅的電阻溫度系數(shù)為為3.91031，碳的電阻溫度系數(shù)為，碳的電阻溫度系數(shù)為5.01041.將橫截面積相同的碳棒與銅棒串接成長將橫截面積相同的碳棒與銅棒串接成長1.0m的的導(dǎo)體，要求其電阻在導(dǎo)體，要求其電阻在0附近不隨溫度變化，求所需碳附近不隨溫度變化，求所需碳棒的長度棒的長度(忽略碳棒和銅棒的尺寸隨溫度的變化忽略碳棒和銅棒的尺寸隨溫度的變化)10一輛電動(dòng)自行車的銘牌上給出了如下的技術(shù)參一輛電動(dòng)自行車的銘牌上給出了如下的技術(shù)參數(shù)表：數(shù)表：規(guī)格規(guī)格后輪驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)車型車型26電動(dòng)

20、自行車電動(dòng)自行車額定電壓下的輸出功率額定電壓下的輸出功率110W整車質(zhì)量整車質(zhì)量30 kg額定電壓額定電壓36 V最大載重最大載重120 kg額定電流額定電流3.5 A質(zhì)量為質(zhì)量為M70 kg的人騎此電動(dòng)自行車沿平直公路行駛，的人騎此電動(dòng)自行車沿平直公路行駛，所受阻力所受阻力f恒為車和人總重的恒為車和人總重的0.02倍若倍若g取取10 m/s2，那么，那么在此人行駛的過程中，求：在此人行駛的過程中，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)此車電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常工作的效率有多高？此車電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常工作的效率有多高？(2)在電動(dòng)機(jī)以額定功率提供動(dòng)力的情況下，此人騎在電動(dòng)機(jī)以額定功率提供動(dòng)力的情況下，此人騎車行駛的最大速度為多大？車行駛的最大速度為多大？(3)在電動(dòng)機(jī)以額定功率提供動(dòng)力的情況下，當(dāng)車速在電動(dòng)機(jī)以額定功率提供動(dòng)力的情況下，當(dāng)車速為為v11.0 m/s時(shí)，此人騎車的加速度為多大？時(shí)，此人騎車的加速度為多大？(4)假設(shè)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，損失的功率有假設(shè)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，損失的功率有80%是由是由于電機(jī)繞線電阻生熱而產(chǎn)生的，則電動(dòng)機(jī)的繞線