1 電路的基本概念

1、1.1電路的基本結(jié)構(gòu)一、教學(xué)目標(biāo)1、掌握電路的組成及電路圖中常用符號(hào)。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析重點(diǎn)：電路的組成難點(diǎn)：同重點(diǎn)三、教學(xué)過(guò)程.導(dǎo)入在日常生活中，我們會(huì)廣泛接觸到各種電路。手電筒就是一中非常簡(jiǎn)單的電路。如下圖1所示： 電源開(kāi)關(guān)導(dǎo)線負(fù)載圖1.手電筒的實(shí)體電路電源負(fù)載ISUS+_R0中間環(huán)節(jié)RL+ U圖2. 手電筒的電路模型在電學(xué)研究中，為了方便表示，我們用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)來(lái)表示電源、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、燈泡等等。如圖2所示。II.新課一、電路電路由實(shí)際元件構(gòu)成的電流的通路。提問(wèn)：在前面手電筒的例子中我們可看到，電路應(yīng)該包含哪些部分呢？歸納總結(jié)：電路由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)四部分組成。

2、（1）電源向電路提供能量的設(shè)備。它能把其它形式的能轉(zhuǎn)換成電能。常見(jiàn)的電源有干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)等。（2）負(fù)載即用電器，它是各種用電設(shè)備的總稱(chēng)。其作用是把電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能，為人們服務(wù)，如白熾燈、電動(dòng)機(jī)、電加熱器等。（3）連接導(dǎo)線它把電源與負(fù)載接成閉合回路，輸送和分配電能。一般常用的導(dǎo)線時(shí)銅線和鋁線。（4）開(kāi)關(guān)用來(lái)控制電路的通斷。以及保護(hù)器：保護(hù)電路的安全，使電路能正常工作，如開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)絲（熔斷器）、繼電器等。3電路的狀態(tài)(1) 通路(閉路)：電源與負(fù)載接通，電路中有電流通過(guò)，電氣設(shè)備或元器件獲得一定的電壓和電功率，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。 (2) 開(kāi)路(斷路)：電路中沒(méi)有電流通過(guò)，又稱(chēng)為空載狀態(tài)。

3、(3) 短路(捷路)：電源兩端的導(dǎo)線直接相連接，輸出電流過(guò)大對(duì)電源來(lái)說(shuō)屬于嚴(yán)重過(guò)載，如沒(méi)有保護(hù)措施，電源或電器會(huì)被燒毀或發(fā)生火災(zāi)，所以通常要在電路或電氣設(shè)備中安裝熔斷器、保險(xiǎn)絲等保險(xiǎn)裝置，以避免發(fā)生短路時(shí)出現(xiàn)不良后果。表1-1常用元件及符號(hào)電路的功能：（1）電力系統(tǒng)中的電路可對(duì)電能進(jìn)行傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。（2）電子技術(shù)中的電路可對(duì)電信號(hào)進(jìn)行傳遞、變換、儲(chǔ)存和處理電路圖：用規(guī)定的圖形符號(hào)表示電路連接情況的圖III.小結(jié)電路構(gòu)成IV.作業(yè) 電路的由哪幾部分組成？1.2 電路中的基本物理量一、教學(xué)目標(biāo)1、了解電流的概念；2、掌握電流的實(shí)際方向與參考方向的區(qū)別與聯(lián)系；3、掌握電流的單位。二、教學(xué)重點(diǎn)、難

4、點(diǎn)分析重點(diǎn)與難點(diǎn)：1、掌握金屬導(dǎo)電介質(zhì)中電流的實(shí)際方向與參考方向的聯(lián)系與區(qū)別。三、教學(xué)過(guò)程.復(fù)習(xí)電路組成及功能。II.新課一、電流定義：電荷的定向運(yùn)動(dòng)叫做電流（帶點(diǎn)質(zhì)子有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)形成電流）。注意：金屬導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下作定向運(yùn)動(dòng)，電解液中的正、負(fù)離子在電場(chǎng)力的作用下向著相反方向的運(yùn)動(dòng)等叫做電流。電流是一個(gè)表示帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱的物理量，表征電流強(qiáng)弱的物理量為電流強(qiáng)度，它是一個(gè)標(biāo)量。電流強(qiáng)度的定義：電流強(qiáng)度在量值上等于通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q和通過(guò)這些電荷量所用時(shí)間t的比值。用公式表示為（定義式）式中q通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，單位是庫(kù)侖，符號(hào)為C；t 通過(guò)電荷量q所用的時(shí)間，

5、單位是秒，符號(hào)為s；I 電流強(qiáng)度，單位是安培，符號(hào)為A。在實(shí)際生活中，安培是一個(gè)很大的單位。所以，電流的常用單位還有毫安（mA）和微安（）：（國(guó)際單位制）二、電流的方向規(guī)定正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?。在金屬?dǎo)體中，電流的方向與自由電子運(yùn)動(dòng)方向相反；在電解液中，電流方向與正離子運(yùn)動(dòng)方向相同。注意：用箭頭在電路圖中標(biāo)明電流的參考方向，最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果的符號(hào)判斷電流真實(shí)方向。結(jié)果為正，則電流實(shí)際方向與所設(shè)參考方向一致；結(jié)果為負(fù)，則電流實(shí)際方向與所設(shè)參考方向相反。在復(fù)雜電路中，電流的實(shí)際方向有時(shí)難以確定。為了便于分析計(jì)算，便引入電流參考方向的概念。所謂電流的參考方向，就是在分析計(jì)算電路時(shí)，先任意選

6、定某一方向，作為待求電流的方向，并根據(jù)此方向進(jìn)行分析計(jì)算。若計(jì)算結(jié)果為正，說(shuō)明電流的參考方向與實(shí)際方向相同；若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，說(shuō)明電流的參考方向與實(shí)際方向相反。如圖表示了電流的參考方向（圖中實(shí)線所示）與實(shí)際方向（圖中虛線所示）之間的關(guān)系。 (a) (b) 圖 電流參考方向與實(shí)際方向III.例題講解，鞏固練習(xí)例1 如圖所示，電流的參考方向已標(biāo)出，并已知I1=1A，I2=1A，試指出電流的實(shí)際方向。解：I1=1A<0，則I1的實(shí)際方向與參考方向相反，應(yīng)由點(diǎn)B流向點(diǎn)A。 I2=1A>0，則I2的實(shí)際方向與參考方向相同，由點(diǎn)B流向點(diǎn)A。 例1圖例2：在5min時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量為

7、3.6C，求電流是多少安，合多少毫安？解：根據(jù)電流的定義式解題點(diǎn)要：（1）注意帶入數(shù)值的單位必須是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位； （2）注意電流強(qiáng)度單位安培、毫安、微安之間的換算關(guān)系。IV.小結(jié)（1）電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流，電流的強(qiáng)弱用電流強(qiáng)度來(lái)表征。電流強(qiáng)度的量值根據(jù)電流強(qiáng)度定義式計(jì)算可得。其單位使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位。（2）規(guī)定正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较?。在金屬?dǎo)體中，自由電子在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)形成電流，自由電子帶負(fù)電，所以金屬導(dǎo)體中電流方向與帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向相反；在電解液中，在電場(chǎng)力作用下正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流，電流方向與正離子運(yùn)動(dòng)方向一致。（3）電流的參考方向。在一般的電路計(jì)算中，我們無(wú)法事先確定電

8、流的流向，為了方便計(jì)算，可以先假定一個(gè)電流參考方向。得到計(jì)算結(jié)果后，可根據(jù)計(jì)算結(jié)果的正負(fù)來(lái)判定實(shí)際電流方向。V. 作業(yè)P-17 習(xí)題1一、教學(xué)目標(biāo)1、理解電壓、電位的概念概念；2、掌握電壓的實(shí)際方向與參考方向的區(qū)別與聯(lián)系；3、掌握電壓的單位。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析重點(diǎn)與難點(diǎn)：1、掌握電壓的實(shí)際方向與參考方向的聯(lián)系與區(qū)別。三、教學(xué)過(guò)程.復(fù)習(xí)電流的概念及參考方向。II.新課一、電壓及其參考方向在電路中，電場(chǎng)力把單位正電荷（q）從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功（W）就稱(chēng)為a、b兩點(diǎn)間的電壓，也稱(chēng)電位差，記 對(duì)于直流，則為 電壓的單位為伏特（V）。電壓的實(shí)際方向規(guī)定從高電位指向低電位，其方向可用箭頭表示，也可用

9、“+”“-”極性表示，如圖所示。若用雙下標(biāo)表示，如表示a指向b 。顯然。值得注意的是電壓總是針對(duì)兩點(diǎn)而言。 圖2.5 電壓參考方向的設(shè)定和電流的參考方向一樣，也需設(shè)定電壓的參考方向。電壓的參考方向也是任意選定的，當(dāng)參考方向與實(shí)際方向相同時(shí)，電壓值為正；反之，電壓值則為負(fù)。例3 如圖所示，電壓的參考方向已標(biāo)出，并已知U1=1V，U2=1V，試指出電壓的實(shí)際方向。解：U1=1V>0，則U1的實(shí)際方向與參考方向相同，由A指向B。 U2=1V<0，則U2的實(shí)際方向與參考方向相反，應(yīng)由A指向B。 例3圖二、 電動(dòng)勢(shì)電源力把單位正電荷由低電位點(diǎn)B經(jīng)電源內(nèi)部移到高電位點(diǎn)A克服電場(chǎng)力所做的功，稱(chēng)為

10、電源的電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)用E或e表示，即 （2-6）電動(dòng)勢(shì)的單位也是伏特（V）。電動(dòng)勢(shì)與電壓的實(shí)際方向不同，電動(dòng)勢(shì)的方向是從低電位指向高電位，即由“”極指向“+”極，而電壓的方向則從高電位指向低電位，即由“+”極指向“”極。此外，電動(dòng)勢(shì)只存在于電源的內(nèi)部。三、電位在電路中任選一點(diǎn)作為參考點(diǎn)，則電路中某一點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓稱(chēng)為該點(diǎn)的電位。電位用符號(hào)或表示。例如A點(diǎn)的電位記為或。顯然，。電位的單位是伏特（V）。電路中的參考點(diǎn)可任意選定。當(dāng)電路中有接地點(diǎn)時(shí)，則以地為參考點(diǎn)。若沒(méi)有接地點(diǎn)時(shí)，則選擇較多導(dǎo)線的匯集點(diǎn)為參考點(diǎn)。在電子線路中，通常以設(shè)備外殼為參考點(diǎn)。參考點(diǎn)用符號(hào)“”表示。有了電位的概念后，電壓

11、也可用電位來(lái)表示，即 （2-5）因此，電壓也稱(chēng)為電位差。還需指出，電路中任意兩點(diǎn)間的電壓與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。即對(duì)于不同的參考點(diǎn)，雖然各點(diǎn)的電位不同，但任意兩點(diǎn)間的電壓始終不變。例4 如圖所示的電路中，已知各元件的電壓為：U110V，U25V，U38V，U423V。若分別選B點(diǎn)與C點(diǎn)為參考點(diǎn)，試求電路中各點(diǎn)的電位。 解：選B點(diǎn)為參考點(diǎn) ，則0 選C點(diǎn)為參考點(diǎn)，則或 圖2.7 例2.3圖1.6 電阻和電阻定律一、教學(xué)目標(biāo)1、理解電阻的含義。2、了解電阻定律。3、了解電阻與溫度的關(guān)系。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析重點(diǎn)與難點(diǎn)：電阻定律是教學(xué)重點(diǎn)與教學(xué)難點(diǎn)。三、教學(xué)過(guò)程.導(dǎo)入在我們?nèi)粘＝佑|到的物質(zhì)中，有的可以

12、導(dǎo)電，有的不能導(dǎo)電。根據(jù)物質(zhì)導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱，我們將物質(zhì)分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體。提問(wèn)：同學(xué)們，我們常見(jiàn)的用于傳輸電能的物質(zhì)都有哪些??？答：銅、鐵。總結(jié)：我們最常接觸到的用于傳輸電能的導(dǎo)體都是用金屬制成的，這些材料有銅、鐵、銀等等。實(shí)際上，電解液也是可以導(dǎo)電的。提問(wèn)：同學(xué)們，我們常見(jiàn)的不能導(dǎo)電的物質(zhì)都有哪些??？答：略。除了能導(dǎo)電的導(dǎo)體與不能導(dǎo)電的絕緣體外，還有一些物質(zhì)的導(dǎo)電能力介于這兩者之間，我們叫它們半導(dǎo)體。半導(dǎo)體比較常見(jiàn)的有硅、鍺等。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，之所以存在導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體的區(qū)別是由于物質(zhì)對(duì)于電流的阻礙作用大小不同而造成的。為了表征物質(zhì)對(duì)于電流的阻礙作用，電學(xué)中引入了電阻這個(gè)物理量。II

13、.新課一、電阻定義：表示物質(zhì)對(duì)帶電粒子定向移動(dòng)存在阻礙作用的物理量稱(chēng)為電阻。本質(zhì)：導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下定向運(yùn)動(dòng)。作定向運(yùn)動(dòng)的自由電子，要與在平衡位置附近不斷振動(dòng)的原子核發(fā)生碰撞，阻礙了自由電子的定向運(yùn)動(dòng)。這種阻礙作用使自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速度降低，自由電子的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成分子熱能。在一般條件下，任何物質(zhì)都存在分子熱運(yùn)動(dòng)，所以任何物體都有電阻。當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，都要消耗一定的能量。（二）電阻定律經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在溫度不變時(shí)，一定材料制成的導(dǎo)體的電阻跟它的長(zhǎng)度成正比，跟它的截面積成反比。這個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律叫做電阻定律。均勻?qū)w的電阻可用公式表示為（式1-7）式中電阻率，其值由導(dǎo)體材料的性質(zhì)決定

14、，單位是歐姆米，符號(hào)為·m，可查表1-1（教材）；L導(dǎo)體的長(zhǎng)度，單位是米，符號(hào)為m；S導(dǎo)體的截面積，單位是平方米，符號(hào)為；R導(dǎo)體的電阻，單位是歐姆，符號(hào)為。在國(guó)際單位制中，電阻的常用單位還有千歐（k）和兆歐（M）：1 k = 103 1 M = 103 k= 106 提問(wèn)一：導(dǎo)體電阻的大小由哪些因素決定，寫(xiě)出導(dǎo)體電阻大小的決定式。答：略。提問(wèn)二：導(dǎo)線一定是越長(zhǎng)電阻越大嗎？答：不一定。同種材質(zhì)，截面積相同的導(dǎo)線，電阻才成與長(zhǎng)度正比。提問(wèn)三：長(zhǎng)導(dǎo)線的電阻比粗導(dǎo)線大嗎？答：略。三、電阻與溫度的關(guān)系對(duì)金屬導(dǎo)體而言，溫度升高使分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，而自由電子數(shù)幾乎不隨溫度變化，電荷運(yùn)動(dòng)時(shí)碰撞運(yùn)動(dòng)次

15、數(shù)增多，受到的阻礙作用加大，導(dǎo)體的電阻增加。有些半導(dǎo)體，溫度升高自由電荷數(shù)目增加所起的作用超過(guò)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇所起的阻礙作用，電阻減少。電阻隨溫度的變化關(guān)系可表示為（式1-8）式中R1導(dǎo)體在溫度t1時(shí)的電阻；R2導(dǎo)體在溫度t2時(shí)的電阻；導(dǎo)體的溫度系數(shù)，單位為1/。III.例題講解，鞏固練習(xí)【例題1】一根銅導(dǎo)線長(zhǎng)L=2 000 m ，截面積S = 22，導(dǎo)線的電阻是多少？解：查表可知銅的電阻率，由電阻定律可求得【例題2】有一根阻值為1的電阻絲，將它均勻拉長(zhǎng)為原來(lái)的3倍，拉長(zhǎng)后的電阻絲的阻值為（ ）。A1 B.3 C.6 D.9解：設(shè)電阻絲長(zhǎng)為L(zhǎng)，截面積S，則它的體積V=SL。在均勻拉長(zhǎng)過(guò)程中，體積

16、V不變，L=3L，則S=S/3。由/得所以，正確的答案為D。IV.小結(jié)（1）電阻表示的是對(duì)物質(zhì)中帶電粒子定向移動(dòng)的阻礙作用強(qiáng)弱。（2）在溫度不變時(shí)，一定材料制成的導(dǎo)體的電阻跟它的長(zhǎng)度成正比，跟它的截面積成反比。這個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律叫做電阻定律。（3）注意電阻與溫度的關(guān)系：A對(duì)于金屬導(dǎo)體，溫度越高，導(dǎo)體電阻越高；B有些半導(dǎo)體和電解液，溫度越高，導(dǎo)體電阻越低。V. 作業(yè)P-15習(xí)題一 4（2）（3）（5）1.4 部分電路歐姆定律一、教學(xué)目標(biāo)1、掌握歐姆定律，能應(yīng)用歐姆定律解題。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析重點(diǎn)：部分電路歐姆定律含義及其應(yīng)用。難點(diǎn)：同重點(diǎn)三、教學(xué)過(guò)程（一）部分電路歐姆定律在電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流

17、跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，在電壓不變的情況下，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。把以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合起來(lái)得出結(jié)論，即歐姆定律。部分電路歐姆定律可以用公式表示為（二）線性電阻與非線性電阻 圖1-4線性電阻的伏安特性曲線電阻值R與通過(guò)它的電流I和兩端電壓U無(wú)關(guān)(即R = 常數(shù))的電阻元件叫做線性電阻，其伏安特性曲線在IU 平面坐標(biāo)系中為一條通過(guò)原點(diǎn)的直線。電阻值R與通過(guò)它的電流I和兩端電壓U有關(guān)(即R ¹ 常數(shù))的電阻元件叫做非線性電阻，其伏安特性曲線在IU 平面坐標(biāo)系中為一條通過(guò)原點(diǎn)的曲線。通常所說(shuō)的“電阻”，如不作特殊說(shuō)明，均指線性電阻。由線性電阻組成的電路叫線性電路。阻值隨電壓、電流

18、的變化而改變的電阻，叫非線性電阻，含有非線性電阻的電路叫非線性電路。III.例題講解，鞏固練習(xí)【例題1】部分電路歐姆定路例題練習(xí)某段電路的電壓是一定的，當(dāng)接上10的電阻時(shí)，電路中產(chǎn)生的電流是1.5A；若用25的電阻代替10的電阻，電路中的電流為多少？解：電路中電阻為10時(shí)，由歐姆定律得用25的電阻代替10的電阻，電路中電流I為IV.小結(jié)歐姆定律：在電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，在電壓不變的情況下，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。V. 作業(yè)P-15習(xí)題一 4（4）（6）1.8 電能和電功率一、教學(xué)目標(biāo)1、理解電能和電功率的概念。2、理解電路中的功率平衡。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分

19、析電能、電功率的計(jì)算。三、教學(xué)過(guò)程.導(dǎo)入（1）.通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，可知導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場(chǎng)力作用下發(fā)生定向移動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)定向移動(dòng)的電荷做功嗎？（做功，而且做正功）（2）電場(chǎng)力做功將引起能量的轉(zhuǎn)化，電能轉(zhuǎn)化為其他形式能，舉出一些大家熟悉的例子。電能機(jī)械能，如電動(dòng)機(jī)。電能內(nèi)能，如電熱器。電能化學(xué)能，如電解槽。本節(jié)課將重點(diǎn)研究電路中的能量問(wèn)題。II.新課（一）電能在電場(chǎng)力作用下，電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的電流所做的功叫做電能。電流做功的過(guò)程就是將電能轉(zhuǎn)換成其它形式的能的過(guò)程。電能可用以下公式計(jì)算（式1-11）式中U加在導(dǎo)體兩端的電壓，單位是伏特，符號(hào)為V；I導(dǎo)體中的電流，單位是安培，符號(hào)為A；t通電時(shí)間，單位是秒，符號(hào)為s；W電能，單位是焦耳，符號(hào)為J。上式表明，電流在一段電路上所做的功，與這段電路兩端的電壓、電路中的電流和通電時(shí)間成正比。對(duì)于純電阻電路，歐姆定律成立，電能也可由下式計(jì)算。二、電功率電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功叫做電功率。它是描述電流做功快慢的物理量。電功率的計(jì)算公式為（電功率定義式）（式1-12）式中W電流所做的功（即電能），單位是焦耳，符號(hào)為J；t完成這些功所用的時(shí)間，單位是秒，符號(hào)為s；P電功