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1、新课标高中物理选修3-1,2-1.电源和电流,WWW.KS5U.COM,重点：,难点：,电流的概念及其应用,导线中的电场,电源的作用,一、电源,导体中的自由电荷在电场力的作用下发生瞬间定向移动形成瞬时电流. (瞬时电流),1、瞬时电流的形成,假设A，B分别带等量的正负电荷，现在之间连接一根导线会发生什么现象？,2、持续电流的形成 倘若在A,B之间连接一个装置P,作用是不断地把电子从A搬运到B，使AB之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。,装置P电源,其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向
2、导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。其二是这些电荷分布产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。,恒定电场基本性质与静电场相同。,三 恒定电流(大小、方向都不随时间变化的电流),电流： 1 定义： 单位时间内通过导体横截面的 电量表示电流强弱的物理量。,2 单位：安培 A （ mA A）是七个国际制基本单位之一，不是导出单位。,3 公式：,4 方向：正电荷定向移动的方向 金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向
3、相反。,可得,四 金属导电电流的微观表达式,推导：,一段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为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，每个自由电荷量为q。,思考：市导学P34页6题,例1：有一条横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A。且铜的密度=8.9103kg/m3.铜的摩尔质量M=6.410-2kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.62 1023mol-1，电子的电量e=1.6 10-19C。求铜导线中自由电子定向移动的速率。(设每个铜原子贡献1个电子),通过横截面的电荷量是,由,得,从中解出,代入数值得 v =7.5 10-5 m/
4、s,解：设自由电子定向移动的速率是v， 建模如右：,按这个速度计算，自由电子通过一米长的导线要3个小时，这可能吗？,注意几个速度问题：,1.电子定向移动速率: 其大小与电流有关，一般数量级为10-5m/s （对每个电子而言）,2.电流传导速率： 等于光速，电路一接通，导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流 （对整体而言）,3.电子热运动速率： 任何微观粒子都做无规则运动，其速率与 温度有关，通常情况为每秒几百米,五 电解液导电电流的计算,例题1 某电解池，如果在1s中内共有2.51018个二价正离子和5.01018个一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？,答案：
5、1.6A,小结：(1)电流为标量，电流虽有方向但是标量(2)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，此时 q=I/t 中，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。,五 电解液导电电流的计算,例题2 某电解池，如果在1s中内共有2.51018个二价正离子通过阴极，5.01018个一价负电子通过阳极，那么通过这个电解池中的电流强度是多大？,答案：0.8A,思考：例1与例2是否矛盾？,思考：市导学P34页5题,五 电解液导电电流的计算,例题3：原子中的电子绕原子核运动可以等效为环形电流.设氢原子的电子以速度v,在半径为r的圆周上绕核运动，电子的电量为e，求等效电流I有多大？,解：建立模型如右,T=2r/v,电子的电量为：,q=e,故电流为：,I=q/T,I=ev/2r,综合上述：,思考：市导学P35页10题,电子运动的周期为：,六 电荷圆周运动电流的表达式,1.理论推导了电源的作用和导线中的电场,课堂小结：,2.重点：电流的概念及其应用,3.注意:几个速度问题,作业：（1）书P43页：1.2.3 (2)市导学P34页：1-10,
