高二物理 第四讲 直流电路及部分欧姆定律.ppt
高二物理 第四讲 直流电路及部分欧姆定律.doc
课件共19张,教案约5340字。
第四讲 直流电路及部分电路欧姆定律
江苏省高邮中学 卞国华
1电流 欧姆定律
1.1电流 电流强度 电流密度
导体处于静电平衡时,导体内部场强处处为零。如果导体内部场强不为零,带电粒子在电场力作用下会发生定向移动,形成电流。形成电流条件是:存在自由电荷和导体两端有电势差(即导体中存在电场)。自由电荷在不同种类导体内部是不同的,金属导体中自由电荷是电子;酸、碱、盐在水溶液中是正离子和负离子;在导电气体中是正离子、负离子和电子。
电流强度是描述电流强弱的物理量,单位时间通过导体横截面的电量叫做电流强度。用定义式表示为。
电流强度是标量。但电流具有方向性,我们规定正电荷定向移动方向为电流方向。在金属导体中电流强度的微观表达式是。n是金属导体中单位体积内自由电子的数目,e是电子电量,v是电子定向移动平均速度,S是导体的横截面积。
在垂直于电流方向上,单位面积内电流强度叫做电流密度,表示为
金属导体中,电流密度
电流密度是矢量,其方向与电流方向一致。
1.2 电阻定律
导体的电阻为
式中ρ、σ称为导体电阻率、电导率,都由导体的性质决定。
实验表明,多数材料的电阻率都随温度的升高而增大,在温度变化范围不大时,纯金属的电阻率与温度之间近似地有如下线性关系。
ρ0为0℃时电阻率,ρ为t时电阻率,α为电阻率的温度系数,多数纯金属α值接近于℃,而对半导体和绝缘体电阻率随温度的升高而减小。某些导体材料在温度接近某一临界温度时,其电阻率突减为零,这种现象叫超导现象。
超导材料除了具有零电阻特性外,还具有完全抗磁性,即超导体进入超导状态时,体内磁通量被排除在体外,可以用这样一个实验来形象地说明:在一个浅平的锡盘中,放入一个体积很小但磁性很强的永磁铁,整个装置放入低温容器里,然后把温度降低到锡出现超导电性的温度。这时可以看到,小磁铁竟然离开锡盘表面,飘然升起与锡盘保持一定距离后,悬在空中不动了,如图1所示。这是由于超导体的完全抗磁性,使小磁铁的磁感线无法穿透超导体,磁场畸变产生一个向上的很大的排斥力,把磁铁托在空中,这就是磁悬浮的道理,这一特性启示了人们用超导材料制造磁悬浮列车。
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