《高中物理（人教版选修3-1）教学同步课件 第2章 1 电源和电流》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理（人教版选修3-1）教学同步课件 第2章 1 电源和电流（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章恒定电流 1电源和电流 学习目标1 了解电流的形成条件 知道电源的作用和导体中的恒定电场 2 理解电流的定义 知道电流的单位 方向的确定 会用公式q It分析相关问题 3 从微观的角度表示电流的大小 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 1 一 电源 有A B两个导体 分别带正 负电荷 如果在它们之间连接一条导线R 如图1所示 导线R中的自由电子便会在静电力的作用下定向运动 B失去电子 A得到电子 周围电场迅速减弱 A B之间的电势差很快就消失 怎样使A B导体维持一定的电势差 使导线中保持持续的电流 在A B间接一电源 答案 图1 1 产生电流的条件 导体两端存在 形成持续
2、电流条件 导体两端存在 2 电源 1 定义 能把从正极搬运到负极的装置 2 作用 维持电路两端有一定的 使闭合电路中保持持续的 3 恒定电场 1 恒定电场 当电路达到稳定时 导线中的电场是由等电路元件所积累的电荷共同形成的 这种由稳定分布的电荷所产生的的电场 叫恒定电场 2 特点 任何位置的电荷分布和都不随时间变化 电压 持续电压 电子 电势差 电流 电源 导线 稳定 电场强度 判断下列说法的正误 1 只要将导体置于电场中 导体内就有持续电流 2 电源的作用是使闭合电路中有持续电流 3 导体内没有电流时 就说明导体内部的电荷没有移动 4 恒定电流是由恒定电场产生的 二 电流表达式I 及电流的方
3、向 1 电荷的定向移动形成电流 如何描述电流的强弱 答案 利用单位时间内通过导体横截面的电荷量描述电流的强弱 2 电流可能是正电荷或负电荷定向移动形成的 也可能是正 负电荷同时向相反的方向定向移动形成的 人们是如何规定电流方向的 答案 规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 1 恒定电流 大小 都不随时间变化的电流 2 电流定义式 I 或q 其中 q表示在时间t内通过导体横截面的 3 单位 简称安 符号 常用的单位还有毫安 mA 微安 A 1A mA 1A A 4 物理意义 反映了电流的程度 方向 It 电荷量 安培 A 103 106 强弱 5 电流的方向 规定定向移动的方向为电流的方向 则负
4、电荷定向移动的方向与电流方向 6 电解液中正 负离子定向移动方向虽然相反 但正 负离子定向移动形成的电流方向是相同的 应用I 时 q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的 正电荷 相反 绝对值之和 判断下列说法的正误 1 根据I 可知 I与q成正比 2 电流既有大小 又有方向 是矢量 3 单位时间内通过导体横截面的电荷量越多 电流就越大 4 导体中的电流 实际是正电荷定向移动形成的 三 电流的微观表达式 如图2所示 AD表示粗细均匀的一段长为l的导体 两端加一定的电压 导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v 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为q 1 A
5、D导体中有多少个自由电荷 总电荷量是多少 答案 图2 nlSnlSq 2 这些电荷都通过横截面D所需的时间是多少 3 导体AD中的电流是多大 答案 答案 1 电流的微观表达式 I nqvS 式中n为导体中单位体积内的 q为每个自由电荷的 v为自由电荷速率 S为导体的横截面积 2 三种速率的比较 1 电子定向移动速率 电子在金属导体中的平均运动速率 也是公式I neSv中的v 大小约为10 5m s 2 电流的传导速率 电流在导体中的传导速率等于光速 为m s 闭合开关的瞬间 电路中各处以光速建立恒定电场 电路中各处的自由电子几乎同时定向移动 整个电路也几乎同时形成了电流 自由电荷数 电荷量 定
6、向移动 3 108 3 电子热运动速率 电子做无规则热运动的速率 大小约为105m s 由于热运动向各个方向运动的机会 故此运动不能形成电流 相等 判断下列说法的正误 1 导体中自由电子定向移动的速率等于自由电子热运动的速率 2 导体中自由电子定向移动的速率等于真空中的光速c 3 粗细不均匀的通电导线 电流处处相等 则越粗的位置 电子定向移动的速率越小 2 题型探究 一 电流的理解和计算1 电流的方向与正电荷定向移动的方向相同 与负电荷定向移动的方向相反 金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反 2 电流的大小 1 I 是电流的定义式 I nqSv是电流的决定式 故电流的大小与通过导体
7、横截面的电荷量以及通电时间无关 2 电解液中应用I 计算电流时 q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和 3 电流是标量电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则 例1如图3所示 电解池内有一价的电解液 ts内通过溶液内截面S的正离子数是n1 负离子数是n2 设元电荷为e 以下说法中正确的是A 当n1 n2时电流强度为零 答案 解析 图3 正离子定向移动方向就是电流方向 负离子定向移动的反方向也是电流方向 有正 负离子反向经过同一截面时 电流方向由A指向B 与正 负离子 的数量无关 A B C错误 D正确 计算电流时 要分清形成电流的电荷种类 是只有正电荷或负电荷 还是正 负电荷同时定向移动
8、当正 负电荷都参与定向移动时 正 负电荷对电流的形成都有贡献 针对训练1某电解池 如果在1s内共有5 1018个二价正离子和1 1019个一价负离子通过面积为0 1m2的某截面 那么通过这个截面的电流是A 0B 0 8AC 1 6AD 3 2A 答案 解析 由题意 1s内通过截面正离子的电荷量为q1 2n1e 负离子的电荷量绝对值为q2 n2e 将n1 5 1018个 n2 1 1019个 e 1 6 10 19C代入解得I 3 2A 故选D 二 电流的微观表达式1 I nqvS为电流的微观表达式 从微观上看 电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数 每个自由电荷的电荷量 定向移动的速率大小 还
9、与导体的横截面积有关 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 2 公式I nqvS中的v表示电荷定向移动的速率 自由电荷在不停地做无规则的热运动 其速率为热运动的速率 电流是电子在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的 例2导线中的电流是1A 导线的横截面积为1mm2 1 在1s内 有多少个电子通过导线的横截面 电子电荷量e 1 6 10 19C 答案 解析 6 25 1018个 2 自由电子的平均移动速率是多大 设导体每立方米内有8 5 1028个自由电子 答案 解析 7 35 10 5m s 由公式I neSv 得 3 自由电子沿导线移动1m 平均要多少时间 答案
10、解析 3 78h 沿导线移动1m需用时 针对训练2铜的摩尔质量为m 密度为 每摩尔铜原子有n个自由电子 每个自由电子的电荷量为e 今有一根横截面积为S的铜导线 通过电流为I时 电子定向移动的平均速率为 答案 解析 设电子定向移动的速率为v 那么在t秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vt S中的自由电子数 而体积为vtS的铜的质量为vtS 摩尔数为自由电子数为所以电荷量由 达标检测 3 1 关于电源的以下说法 正确的是A 电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极 从而保持两极之间有稳定的电势差B 电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极 从而保持两极之间有稳定的电势差
11、C 只要电路中有电源 电路中就一定有电流D 电源实质上也是一个用电器 也需要外界提供能量 1 2 3 4 答案 解析 1 2 3 4 电源的作用是维持正 负极之间恒定的电势差 外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动 在电源内部 需要将电子由正极不断地搬运到负极 故A错 B对 电路中有电流不仅需要电源 还需要电路是闭合的 两者缺一不可 故C错 电源是对电路提供能量的装置 故D错 2 电路中有一电阻 通过电阻的电流为5A 当通电5分钟时 通过电阻横截面的电子数为A 1500个B 9 375 1019个C 9 375 1021个D 9 375 1020个 1 2 3 4 答案 解析 3 如图4所
12、示 一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷 每单位长度上电荷量为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 解析 ts内棒通过的长度l vt 总电荷量Q ql qvt 由故选项A正确 1 2 3 4 图4 1 2 3 4 4 一根铜导线的横截面积为2mm2 其中的自由电子密度为8 5 1028个 m3 当此铜导线通过2A的电流时 求 1 1s内有多少个电子通过铜导线的横截面 电子电荷量e 1 6 10 19C 答案 解析 1 25 1019个 1s内通过铜导线横截面的电荷量q It 2C所以1s内通过铜导线横截面的电子数n 1 25 1019个 1 2 3 4 2 电子定向移动的速率多大 答案 解析 7 35 10 5m s 本课结束
