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(共46张PPT)
1.电流　电压　电阻
第二章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
随堂练习
课标定位
素养阐释
1.重新认识电流、电压、电阻的概念。
2.认识恒定电场与恒定电流的关系,理解电流微观表达式。
3.认识多用电表。
1.通过对电流、电压、电阻之间的关系的学习,形成物理观念。
2.通过对欧姆定律、电流微观表达式的认知,形成科学思维。
3.通过对多用电表构造与功能的探究,培养科学探究方法。
自主预习 新知导学
一、温故而知新
1.电路:至少由电源、用电器、导线和开关四部分组成。电路元件有串联和并联两种最基本的联接方式。
2.电流:某段时间通过导体截面的电荷量q与通电时间t的比叫作电流。公式为I= ,测量电流使用电流表,它必须串联在被测量的电路中。
3.电压是形成电流的必要条件,测量电压使用电压表,它必须与被测量电路并联。
4.电阻:导体两端的电压与通过导体的电流大小之比。公式为R= 。
5.欧姆定律:通过导体的电流I跟它两端的电压U成正比,跟它的电阻R成
反比。表达式:I= 。
6.欧姆定律适用范围是怎样的
提示:适用于金属导电、电解质溶液导电,而对气体导电、半导体导电不适用。
二、恒定电场与恒定电流
1.恒定电场
(1)定义:由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
(2)形成:当电路达到稳定时,导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
(3)特点:任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化,其基本性质与静电场相同。
2.恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
3.电流有方向,那么,电流是矢量还是标量
提示:虽然电流有方向,但电流却不是矢量,因为电流的计算不满足平行四边形定则。
三、电流的微观表达式
1.公式I=nqvS。
2.各量含义:q为每个自由电荷的电荷量大小,v为电荷定向移动的速率, S为导体的横截面积,n为导体单位体积内自由电荷数。
四、认识多用电表
1.多用电表的功能
(1)测电压、测电流:选择直流电压、电流挡合适的量程,并将选择开关旋至相应位置。电流应从红表笔流入多用电表,从黑表笔流出多用电表。
(2)测电阻:将选择开关旋至欧姆挡,此时红表笔连接表内电源的负极,黑表笔连接表内电源的正极。电流从欧姆表的黑表笔流出,经过被测电阻,从
红表笔流入。
2.测量电阻的步骤
(1)选挡:估计待测电阻的大小,旋转选择开关,使其尖端对准欧姆挡的合适挡位。
(2)欧姆调零:将红、黑表笔短接,调整“欧姆调零旋钮”,使指针指向电阻挡刻度线的零位置。
(3)测量、读数:将两表笔分别与待测电阻的两端接触,指针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值。
(4)如果指针偏转的角度过大或过小,应该旋转选择开关以改变倍率,重新把两表笔短接进行电阻调零,然后再开始测量。
(5)如果测量时指针稳定下来后处于靠近表盘中间的位置,则测量结果比较准确。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)由R= 知,导体的电阻由两端的电压和通过的电流决定。(　　)
(2)导体的电阻由导体本身的性质决定,跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关。(　　)
(3)电子定向移动的方向就是电流的方向。(　　)
(4)电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。(　　)
(5)欧姆表的红表笔与内部电源的正极相连。(　　)
(6)欧姆表的刻度线是均匀的。(　　)
×
√
×
√
×
×
2.根据欧姆定律,下列判断正确的是(　　)
A.导体两端的电压为零,电阻即为零
B.导体中的电流越大,电阻就越小
C.当电压增大2倍时,电阻增大2倍
D.由I= 可知,通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比
答案:D
解析:导体的电阻由导体本身的性质决定,公式R= 只提供了计算电阻的方法,R与 只是在数值上相等,当我们不给导体两端加电压时,导体的电阻仍存在,因此不能说导体的电阻与加在它两端的电压成正比,与导体中的电流成反比,A、B、C错误,D正确。
3.关于电流,下列说法正确的是(　　)
A.通过导体横截面的电荷量越多,电流越大
B.电子运动的速度越大,电流越大
C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流越大
D.因为电流有方向,所以电流是矢量
答案:C
解析:根据I= 可知,单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流越大,并非通过导体横截面的电荷量越多,电流就越大,故A错误,C正确;根据电流的微观表达式I=nqvS可知,电子运动的速率越大,电流不一定越大,还与单位体积内自由电子数n、横截面积S有关,故B错误;电流有大小和方向,但电流是标量,故D错误。
合作探究 释疑解惑
知识点一
电流、电压、电阻以及欧姆定律
问题引领
观察下面两幅图,回答下列问题。
(a)
(b)
(1)图(a)中两小灯泡的电流有什么特点 图(b)中两小灯泡的电压有什么特点
(2)图(a)或图(b)中每个小灯泡的电压U、电流I、电阻R之间满足怎样的关系
提示:(1)题图(a)中两小灯泡串联,两小灯泡的电流相等;题图(b)中两小灯泡并联,两小灯泡的电压相等。
(2)每个小灯泡的电压U、电流I、电阻R之间满足欧姆定律,即I= 。
归纳提升
1.R= 是电阻的定义式,比值表示一段导体对电流的阻碍作用。对给定的导体,它的电阻是一定的,与导体两端是否加电压,导体中是否有电流无关。
2.I= 是欧姆定律的数学表达式,表示通过导体的电流I与电压U成正比,与电阻R成反比,常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流,适用条件是金属或电解质溶液导电(纯电阻电路)。
3.U=IR是电势降落的计算式,用来表示电流经过一电阻时的电势降落,是欧姆定律的变形,所以适用条件与欧姆定律的适用条件相同。
典型例题
【例题1】 若加在某导体两端的电压变为原来的 时,导体中的电流减小了0.4 A。如果所加电压变为原来的2倍,则导体中的电流是多大
答案:2.0 A
【变式训练1】 (多选)关于R= ,下列说法正确的是(　　)
A.导体两端的电压越大,导体的电阻越大
B.通过导体的电流越小,导体的电阻越大
C.导体的电阻由导体本身性质决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关
D.比值 反映了导体阻碍电流的性质
答案:CD
解析:导体的电阻由导体本身性质决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关,选项A、B错误,C正确;比值 为导体的电阻,反映了导体阻碍电流的性质,选项D正确。
知识点二
恒定电场与恒定电流
问题引领
如图所示,电路中的电荷以速率为v定向移动,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量大小为q。试用电流的计算式推导出电流微观表达式。
归纳提升
1.I= 是电流的计算式,I=nqvS是电流的决定式,因此I与通过导体横截面的电荷量q及时间t无关,从微观上看,电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小q、自由电荷定向移动的速率v,还与导体的横截面积S有关。
2.v表示自由电荷定向移动的速率。
典型例题
【例题2】 (多选)一横截面积为S的铜导线,流过的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为q,此时电子的定向移动速率为v,在Δt时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为(　　)
答案:AC
解析:由I= 可得,在Δt时间内通过导线横截面的电荷量Q=IΔt,所以在这段时间内通过的自由电子数N= ,所以C对、D错;由于自由电子定向移动的速率是v,所以在时间Δt内,位于横截面积为S、长为l=vΔt的这段导线内的自由电子都能通过横截面,这段导线的体积V=Sl=SvΔt,所以Δt内通过横截面的自由电子数N=nV=nvSΔt,A对、B错。
利用I=nqSv分析问题应注意的两个方面
1.正确理解各符号的意义,特别是n表示导体中单位体积内的自由电荷数,v表示自由电荷定向移动速度的大小。
2.若已知单位长度的自由电荷数为n,则电流的微观表达式为I=nqv。
【变式训练2】 一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为(　　)
答案:A
解析:时间t内通过垂直于棒运动方向某一横截面的电荷量Q=qvt,依电流的计算式可得I= =qv,故A正确。
知识点三
多用电表的使用
问题引领
多用电表可以用来测量电压、电流和电阻,请回答:
(1)欧姆表的刻度线的零点在左边还是在右边 欧姆表的刻度线是否均匀
(2)用多用电表的欧姆挡测甲元件的电阻时发现偏转角较大,接着去测乙元件的电阻时,发现偏转角很小,两个元件的电阻大小关系怎样
提示:(1)欧姆表的零刻度线在右边。欧姆表的刻度线不均匀。
(2)据多用电表的表盘可知,测甲元件偏转角大,说明电阻小,测乙元件偏转角小,说明电阻大,所以R乙>R甲。
归纳提升
1.欧姆表工作原理
(1)原理:依据闭合电路的欧姆定律(本章第6节学),由电流表改装而成的。
(2)内部构造:由表头、电源和可变电阻三部分组成。
(3)测量原理。
如图所示,当红、黑表笔接入被测电阻Rx时,通过表头的电流I= 。改变Rx,电流I随着改变,每个Rx值都对应一个电流值,在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值,就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值。
2.电表改装原理(选学)
(1)电压表改装:将表头串联一个较大电阻,如图所示。
(2)电流表改装:将表头并联一个较小电阻,如图所示。
典型例题
【例题3】 右图是把量程为3 mA的电流表改装成欧姆表的示意图,其中电源电动势E=1.5 V,忽略电流表和电源的内阻。改装后若将原电流表3 mA刻度处定为零阻值位置,则1.5 mA刻度处应标　　　　 Ω,1 mA刻度处应标　　　　 Ω。
答案:500　1 000
【变式训练3】 有一电流表G,内阻Rg=10 Ω,满偏电流Ig=3 mA。
(1)要把它改装成量程为0~3 V的电压表,应串联一个多大的电阻 改装后电压表的内阻是多大
(2)要把它改装成量程为0~0.6 A的电流表,需要并联一个多大的电阻 改装后电流表的内阻是多大
答案:(1)990 Ω　1 000 Ω　(2)0.05 Ω　0.05 Ω
解析:(1)由题意知电流表G的满偏电压
Ug=IgRg=0.03 V
改装成量程为0~3 V的电压表,当达到满偏时,分压电阻R的分压
UR=U-Ug=2.97 V
改装后电压表的内阻RV=Rg+R=1 000 Ω。
(2)改装成量程为0~0.6 A的电流表,当达到满偏时,分流电阻R'的分流IR'=I-Ig=0.597 A
课堂小结
随堂练习
1.(电流的方向)下列关于电流方向的说法正确的是(　　)
A.电荷的定向移动方向即为电流的方向
B.电流的方向总是从电源的正极流向负极
C.电流既有大小,又有方向,是一个矢量
D.在电源内部,电流从负极流向正极
答案:D
解析:正电荷的定向移动方向与电流方向相同,负电荷的定向移动方向与电流方向相反;电流虽有方向,但不符合矢量运算法则,不是矢量,而是标量;外电路中电流从正极流向负极,电源内部电流从负极流向正极,故A、B、C错误,D正确。
2.(认识多用电表)(多选)关于多用电表上的欧姆挡刻度线,下列说法正确的是(　　)
A.欧姆挡零刻度线与电流挡零刻度线重合
B.欧姆挡零刻度线与电流挡满偏刻度线重合
C.欧姆挡刻度线是不均匀的,电阻值越大,刻度线越密
D.欧姆挡刻度线是不均匀的,电阻值越小,刻度线越密
答案:BC
解析:因为多用电表在不使用时,指针指在电流挡零刻度线上,但是此时欧姆挡两个表笔并没有接触,表笔之间的电阻无穷大,所以电流挡零刻度线对应的是欧姆挡无穷大刻度线。当电流挡的指针处于满偏刻度线上时,对应的电阻最小,所以欧姆挡零刻度线与电流挡满偏刻度线重合,选项A错误,B正确;从欧姆挡刻度盘上得知欧姆挡刻度是不均匀的,电阻值越大,刻度线越密,选项C正确,D错误。
3.(电阻定律)(多选)已知两个导体的电阻之比R1∶R2=2∶1,那么(　　)
A.若两导体两端电压相等,则I1∶I2=2∶1
B.若两导体两端电压相等,则I1∶I2=1∶2
C.若导体中电流相等,则U1∶U2=2∶1
D.若导体中电流相等,则U1∶U2=1∶2
答案:BC
解析:当电压相等时,由I= 得I1∶I2=R2∶R1=1∶2,B正确,A错误;当电流相等时,由U=IR得,U1∶U2=R1∶R2=2∶1,C正确,D错误。
4.(电压表改装)一电压表内阻为3 kΩ,量程为0~3 V,要把它改装成一个量程为0~15 V的电压表,需要给它(　　)
A.并联一个12 kΩ的电阻
B.并联一个15 kΩ的电阻
C.串联一个12 kΩ的电阻
D.串联一个15 kΩ的电阻
答案:C
解析:电压表内阻为3 kΩ,量程为0~3 V,要把它改装成一个量程为0~15 V的
电压表,需要给它串联一个电阻,阻值R= =12 kΩ,故选C。
5.(欧姆定律)(2023秋·四川成都青羊校级期末)某种金属导体的U-I图像如图所示,图像上A点和原点的连线与横轴成α角,A点的切线与横轴成β角。关于该导体的叙述下列说法正确的是(　　)
A.在A点,导体的电阻为tan β
B.在A点,导体的电阻为tan α
C.通过电阻的电流与其两端的电压成正比
D.通过电阻的电流与其两端的电压不成正比
答案:D
解析:在A点设电压为U0,电流为I0,导体的电阻为R,由欧姆定律得 ,由于纵坐标与横坐标的标度可能不同,所以不能用tan α和tan β计算电阻值,故A、B错误;由题图可知,电压随电流的变化关系不是过原点的直线,通过电阻的电流与其两端的电压不成正比,故C错误,D正确。

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