第一節(jié)

電阻定律一、電流二、部分電路的歐姆定律三、電阻定律

一、電流我們在初中學(xué)過,電荷的定向移動形成電流.要形成電流,必須有能夠自由移動的電荷——自由電荷.金屬中的自由電子,電解質(zhì)溶液（酸、堿、鹽的水溶液）中的正、負(fù)離子,都是自由電荷.在什么條件下,自由電荷才能發(fā)生定向移動呢？當(dāng)導(dǎo)體兩端沒有電壓時(shí),導(dǎo)體中大量的自由電荷就像氣體中的分子一樣,不停地做無規(guī)則的熱運(yùn)動.自由電子向各個(gè)方向運(yùn)動的機(jī)會相等,因而對導(dǎo)體的任一橫截面,在一段時(shí)間內(nèi)從兩側(cè)穿過這個(gè)截面的自由電荷大致相等,如下圖所示.從宏觀上看,導(dǎo)體中的自由電荷沒有定向移動,所以沒有電流.把導(dǎo)體的兩端分別接到電源的兩極上,兩端有了電壓,導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動,形成電流,如下圖所示.導(dǎo)體中的電流可以是正電荷的定向移動,也可以是負(fù)電荷的定向移動,還可以是正、負(fù)電荷沿相反方向的定向移動.習(xí)慣上規(guī)定：正電荷的定向移動方向?yàn)殡娏鞯姆较?在金屬導(dǎo)體中,電流的方向與自由電子定向移動的方向相反；在電解質(zhì)溶液中,電流的方向與正離子定向移動的方向相同,與負(fù)離子定向移動的方向相反.電流有強(qiáng)弱的不同,電流的強(qiáng)弱用電流I

表示.通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q

跟通過這些電荷量所用的時(shí)間t

的比值,叫做電流：電流的SI單位是安（A）.

二、部分電路歐姆定律既然在導(dǎo)體的兩端加上電壓,導(dǎo)體中才有電流,那么,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓有什么關(guān)系呢？德國物理學(xué)家歐姆通過實(shí)驗(yàn)研究得出結(jié)論：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比.對于同一個(gè)導(dǎo)體,不管電壓和電流的大小怎樣變化,其比值都是恒定的；而對于不同的導(dǎo)體,電壓和電流的比值一般是不同的.比值越大,導(dǎo)體在同一電壓下通過的電流越小.這個(gè)比值反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用,叫做導(dǎo)體的電阻.用R

表示電阻,電阻的SI單位是歐（Ω）.實(shí)驗(yàn)表明,除金屬外,歐姆定律對電解質(zhì)溶液也適用,但對氣態(tài)導(dǎo)體（如日光燈管中的氣體、某些導(dǎo)電器件（如晶體管）和某些用電器（如電動機(jī)、電解槽等）并不適用.導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U

成正比,跟導(dǎo)體的電阻R

成反比.這就是部分電路的歐姆定律.

三、電阻定律既然在導(dǎo)體的兩端加上電壓,導(dǎo)體中才有電流,那么,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓有什么關(guān)系呢？通過大量精確的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),導(dǎo)體的電阻R

跟它的長度l

成正比,跟它的橫截面積S

成反比.這就是電阻定律.寫成公式,則有表4-1幾種常用材料在20℃時(shí)的電阻率

從表4-1可以看出,金屬和合金的電阻率都很?。欢娔?、橡膠的電阻率都很大.使用時(shí),可以根據(jù)需要,參照電阻率表選取合適的材料.例如,在輸電、用電線路中,為了減小電阻就要選用銅、鋁材料做導(dǎo)線；而在用電器和電工用具的絕緣部分又要選用電木、橡膠等材料制作.材料ρ/（Ω·m）材料ρ/（Ω·m）銀銅鋁鎢鐵1.6×10-81.7×10-82.9×10-85.3×10-81.0×10-7錳銅康銅鎳鉻合金電木橡膠4.4×10-75.0×10-71.0×10-61010～10141013～1016各種材料的電阻率都隨溫度而變化.純金屬的電阻率隨溫度的升高而增大.電阻溫度計(jì)就是利用金屬的這種特性制成的,可以用來測量很高的溫度.精密的電阻溫度計(jì)是用鉑做的,如下圖所示.已知鉑絲的電阻隨溫度的變化情況,測出鉑絲的電阻就可以知道溫度.有些合金如錳銅和康銅合金,電阻率幾乎不受溫度變化的影響,常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻.

[例題]

一條康銅絲,橫截面積S=0.20mm2,長l=2.5m,在它的兩端加上電壓U=0.60V時(shí),通過它的電流I=0.10A,求這種康銅絲的電阻率.

分析由電阻定律

可知,要求電阻率ρ,必須知道R,l,S才行.題目中已給出了S,l兩個(gè)物理量,所以要先求出R才能解決問題.電阻R可以利用題目中給出的電壓U和電流I,運(yùn)用歐姆定律求出.解

根據(jù)部分電路的歐姆定律,康銅絲的電阻為根據(jù)電阻定律得康銅絲的電阻率ρ為Ω=6.0ΩΩ·m≈4.8×10-7Ω·m練習(xí)4-1

1．某電流表可測量的最大電流是10

mA.已知一個(gè)電阻兩端的電壓是8V時(shí),通過電流是2mA.如果給這個(gè)電阻加上50V的電壓,能否用該電流表測量通過這個(gè)電阻的電流？答案：不能.

2．一根導(dǎo)線原來的電阻是4Ω,把它對折起來使用,它的電阻變?yōu)槎嗌伲咳绻阉鶆蚶L到原來的2倍,電阻又變?yōu)槎嗌?？答案?Ω；16Ω