學(xué)案-導(dǎo)體的伏安特性曲線

1、3.1導(dǎo)體的伏安特性曲線【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解電流的形成，知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場.2知道電流的定義及單位、方向的規(guī)定，理解恒定電流.3理解電流形成的微觀實質(zhì).4理解導(dǎo)體伏安特性曲線的意義.【知識梳理】知識點一 恒定電流1電流(1)概念：電荷的_移動形成電流(2)物理意義：反映了電流的_程度(3)符號及單位：符號是_，單位有_、_、_(單位符號分別為A、_、_)(4)定義式：Ieq f(Q,t)，微觀表達(dá)式：InqSv.(5)電流的方向：規(guī)定_定向移動方向或_定向移動的反方向為電流方向2恒定電流(1)定義：大小、_都不隨時間變化的電流(2)形成：恒定電場使自由電荷速率增加，自由電荷與導(dǎo)體

2、內(nèi)不動的粒子的_，使自由電荷速率減小，最終表現(xiàn)為_不變思考：金屬導(dǎo)體中的電流是由于其中的自由電子運動形成的，試問電流的方向與自由電子定向運動的方向有何關(guān)系？知識點二 歐姆定律1歐姆定律(1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓U成_，跟導(dǎo)體的電阻R成_(2)公式：Ieq f(U,R).(3)適用條件：適用于_導(dǎo)電和_導(dǎo)電對氣態(tài)導(dǎo)體和半導(dǎo)體元件不適用2電阻(1)定義：導(dǎo)體兩端的_與_的比值叫作電阻，即R_.(2)意義：反映導(dǎo)體對電流的_作用(3)單位：歐姆()、千歐(k)、兆歐(M)，1 k103 ；1 M_.思考：一臺電動機接在電路中，正常工作時能用歐姆定律嗎？練一練：從歐姆定律可以導(dǎo)出公式Re

3、q f(U,I)，此式說明 ( )A當(dāng)電壓增大2倍時，電阻R增大2倍B當(dāng)電流強度增大2倍時，電阻R減小為原來的一半C電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì)，當(dāng)電壓為零時，電阻阻值不變D當(dāng)電壓為零時，電阻R也為零知識點三 導(dǎo)體的伏安特性曲線1定義建立平面直角坐標(biāo)系，用_軸表示電流I，用_軸表示電壓U，畫出導(dǎo)體的I-U圖線2線性元件就是導(dǎo)體的伏安特性曲線為_的直線，即電流與電壓成_的線性關(guān)系的元件，如金屬導(dǎo)體、電解液等3非線性元件伏安特性曲線不是_的，即電流與電壓不成正比的電學(xué)元件，如氣態(tài)導(dǎo)體、半導(dǎo)體等思考：某同學(xué)用正確的方法描繪出了某種半導(dǎo)體元件的伏安特性曲線如圖所示，這種元件是線性元件嗎？該元件的電阻隨U的增大

4、是如何變化的？要點提升一 不同導(dǎo)體中電流的計算問題探究有人說通電導(dǎo)線內(nèi)部電荷在運動，電荷分布將是不穩(wěn)定的，形成的電場也是變化的，試討論這種說法對不對 要點歸納1. 金屬導(dǎo)體中的電流金屬導(dǎo)體中的自由電荷只有自由電子，運用Ieq f(Q,t)計算時，Q是某一時間內(nèi)通過金屬導(dǎo)體橫截面的電子的電荷量.2. 電解液中的電流電解液中的自由電荷是正、負(fù)離子，運用Ieq f(Q,t)計算時，Q應(yīng)是同一時間內(nèi)正、負(fù)兩種離子通過橫截面的電荷量的絕對值之和.3環(huán)形電流的計算環(huán)形電流的計算采用等效的觀點分析所謂等效電流，就是把電子周期性地通過圓周上各處形成的電流看成持續(xù)不斷地通過圓周上各處時所形成的電流對周期性運動的

5、電荷，常取一個周期來計算等效電流利用Ieq f(Q,t)eq f(Q,T)求等效電流例題1在某電解槽中，如果在1 s內(nèi)共有5.01018個2價正離子和1.01019個1價負(fù)離子通過某截面，那么通過這個截面的電流為()A2.4 AB0.8 AC3.2 AD0 要點提升二 電流的微觀表達(dá)式問題探究如圖所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段長為l的導(dǎo)體，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q.試推導(dǎo)InqSv. 要點歸納1對電流的微觀表達(dá)式InqSv的理解(1)v表示自由電荷定向移動的平均速率.自由電荷在不停

6、地做無規(guī)則的熱運動，其速率為熱運動的速率，電流是自由電荷在熱運動的基礎(chǔ)上向某一方向定向移動形成的.(2)InqSv是由Ieq f(Q,t)推導(dǎo)而來的，它從微觀的角度闡明了決定電流強弱的因素，同時也說明了電流I既不與電荷量Q成正比，也不與時間t成反比.(3)從微觀上看，電流的大小不僅取決于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個自由電荷的電荷量、電荷定向移動速率的大小，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān).2三種速率(1)電流的傳導(dǎo)速率等于光速，為3108 m/s.(2)電子定向移動速率，其大小與電流有關(guān)，約為105 m/s.(3)電子熱運動速率，其大小與溫度有關(guān)，約為105 m/s. 例題2(多選)一橫截面積為S

7、的銅導(dǎo)線，流過的電流為I，設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個自由電子，電子的電荷量為q，此時電子的定向移動速率為v，在t時間內(nèi)，通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為()AnvStBnvtCeq f(It,q)Deq f(It,Sq)【參考答案】【知識梳理】知識點一 恒定電流1.(1)定向 (2)強弱 (3)I 安培 毫安 微安 mA A (5)正電荷 負(fù)電荷 2.(1)方向 (2)碰撞 平均速率思考：提示：電子帶有負(fù)電，定向運動形成的電流的方向與電子的定向運動方向相反知識點二 歐姆定律1.(1)正比 (2)反比 (3)金屬 電解質(zhì)溶液 2.(1)電壓 通過導(dǎo)體電流 eq f(U,I) (2)阻礙 (3

8、)106思考：提示：不能歐姆定律適用于金屬導(dǎo)體、電解液等導(dǎo)體，對于含電動機的電路、含蓄電池的電路等歐姆定律是不適用的練一練：答案：C解析：導(dǎo)體電阻由導(dǎo)體自身因素決定，與加在導(dǎo)體兩端的電壓或通過導(dǎo)體中的電流大小無關(guān)，A、B、D錯誤，C正確知識點三 導(dǎo)體的伏安特性曲線1.縱 橫 2.過原點 3.直線思考：答案：該元件是非線性元件，該元件的電阻隨U的增大而減小.要點提升一 不同導(dǎo)體中電流的計算問題探究提示：不對導(dǎo)線與電源連通后，導(dǎo)線內(nèi)部很快形成沿導(dǎo)線切線方向的電場，這個電場是由電源，導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的，盡管這些電荷也在運動，但有的流走了，另外的又來補充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場

9、的分布也不會隨時間變化這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場，稱為恒定電場例題1 答案C解析由題意知，1 s內(nèi)通過截面的正離子的電荷量Q12n1e，負(fù)離子的電荷量絕對值Q2n2e，則電流Ieq f(Q1Q2,t)eq f(2n1n2)e,t)，將n15.01018(個)、n21.01019(個)、e1.61019 C代入解得I3.2 A.要點提升二 電流的微觀表達(dá)式問題探究提示：AD導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù)NnlS，總電荷量QNqnlSq，所有這些電荷都通過橫截面D所需要的時間teq f(l,v)，根據(jù)公式QIt可得，導(dǎo)體AD中的電流Ieq f(Q,t)eq f(nlSq,f(l,v)nqSv，即電流的微觀表達(dá)式為InqSv.例題2 答案AC解析由Ieq f(Q,t)可得，在t時間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量QIt，所以在這段時間