我們在初中學(xué)過，電荷的定向移動(dòng)形成電流。要形成電流，必須有能夠自由移動(dòng)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(dòng)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(dòng)。自由電子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)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(dòng)，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(dòng)，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(dòng)，也可以是負(fù)電荷的定向移動(dòng)，還可以是正、負(fù)電荷沿相反方向的定向移動(dòng)。習(xí)慣上規(guī)定：正電荷的定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯姆较颉Ｔ诮饘賹?dǎo)體中，電流的方向與自由電子定向移動(dòng)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(dòng)的方向相同，與負(fù)離子定向移動(dòng)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(dòng)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
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??；而電木、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。
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 = 0.20 mm2，長 l = 2.5 m，在它的兩端加上電壓U = 0.60 V時(shí)，通過它的電流I = 0.10 A，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

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中職物理人教版通用類電子課本

1 電阻定律

版本： 人教版

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