遼寧省大連市高中物理 第2章 恒定電流 2.1 電源和電流課件 新人教版選修3-1.ppt

燈泡發(fā)光,你知道燈泡是怎樣發(fā)光的嗎？,各種各樣的電源，你知道它們的用途嗎？,知道這應(yīng)用了怎樣的原理制成的嗎?,第一章恒定電流,第一節(jié)電源和電流,掌握電流的定義、公式和國際單位，了解導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件。,知道電源的作用和導(dǎo)體中恒定電場。初步體會(huì)動(dòng)態(tài)平衡的思想。,1.知識與能力,理解電流的微觀表達(dá)式，并從微觀角度分析導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)與電流之間的關(guān)系。,2.過程與方法,通過觀察與思考理解電流的形成過程，利用恒定電流的知識解決問題。,應(yīng)用現(xiàn)有電流知識解決實(shí)際中的問題，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。,3.情感態(tài)度與價(jià)值觀,有參與實(shí)驗(yàn)總結(jié)規(guī)律的熱情，從而能更方便的解決實(shí)際問題。,將現(xiàn)有的科學(xué)文化知識與實(shí)踐相結(jié)合，真正做到學(xué)以致用。,熱愛科學(xué)，積極參與到科學(xué)實(shí)踐中。,重點(diǎn)：,電流的定義、公式及導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件。,電源的作用及導(dǎo)體中恒定電場的形成。,恒定電流是如何形成的，從微觀角度分析導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)與電流之間的關(guān)系。,難點(diǎn)：,電流的形成條件，恒定電場是如何形成的。,如何從微觀角度分析導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)與電流之間的關(guān)系。,1、電源,3、恒定電流,2、恒定電場,電源在我們?nèi)粘Ｉ钪杏兄鴱V泛的用途，那你是否知道它的構(gòu)成及工作原理？,這是我們最常用的干電池，你知道他是如何工作的嗎？,1、電源,下面我們具體介紹一下：,導(dǎo)體中自由電子的定向運(yùn)動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢體。,上圖解析,A、B分別為帶正負(fù)電荷導(dǎo)體，它們周圍存在著電場。用一條導(dǎo)線R將它們連接起來，如圖中，導(dǎo)線R中的自由電子便會(huì)在靜電力的作用下定向運(yùn)動(dòng)，B失電子，A得電子，周圍電場迅速減弱，A、B間的電勢差很快消失，兩個(gè)導(dǎo)體成為等勢體，達(dá)到靜電平衡。在這種情況下，導(dǎo)線R中的電流只是瞬時(shí)的。,如果在A、B之間連接一裝置P（如右圖），它能源源不斷地把經(jīng)過導(dǎo)線R流到A的電子取走，不給B，使A、B周圍的空間（包括導(dǎo)線之中）始終存在一電場，自由電子就能不斷地在靜電力作用下由B經(jīng)過R向A定向移動(dòng)，是電路保持持續(xù)的電流。,電源,我們知道電荷之間的相互作用是通過電場發(fā)生的。且只要有電荷存在，電荷的周圍就存在著電場，電場的基本性質(zhì)是它對放入其中的電荷有力的作用。,那什么是恒定電場呢？它又是怎樣形成的？,思考,2、恒定電場,恒定電場：,電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也不隨時(shí)間變化。,由于恒定電場的作用，任何位置的電場強(qiáng)度都不隨時(shí)間變化，所以它的基本性質(zhì)與靜電場相同。,注意,恒定電場中電場強(qiáng)度不隨時(shí)間的變化而變化。,電場強(qiáng)度處處不改變,電流：電荷的定向移動(dòng)形成電流。,電荷的定向移動(dòng)和熱運(yùn)動(dòng)是不同的，熱運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)不形成電流。,提示,導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件,導(dǎo)體兩端存在電壓。,3、恒定電流,公式：q=It,方向：跟正電荷定向移動(dòng)方向相同，跟負(fù)電荷定向移動(dòng)方向相反。,電流的微觀表達(dá)式：I=nesv。式中n為單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，e是電子電荷量，s導(dǎo)體橫截面積，v為自由電子定向移動(dòng)速率。,電流雖有大小和方向，但運(yùn)算法則遵守代數(shù)和法則，是標(biāo)量。,恒定電流,大小方向都不隨時(shí)間變化的電流。,由于恒定電場的作用，導(dǎo)體中子自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速率增加；而運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子碰撞從而減速，因此自由電荷定向移動(dòng)的平均速度不隨時(shí)間變化。,恒定電流的產(chǎn)生,讓我們觀察一下恒定電流的形成。,點(diǎn)電荷的定向移動(dòng)形成電流,注意,公式q=It中q是通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，不是單位面積的電荷量，如果是正、負(fù)兩種電荷往相反方向定向通過橫截面而形成電流，形成的電流方向相同，q應(yīng)是兩種電荷電荷量之和。,電源就是能把電子從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方的裝置，它能使電子運(yùn)動(dòng)的兩端始終存在一定的電場，使兩端維持著一定的電勢差，由于這個(gè)電場，自由電子就能不斷地在靜電力作用下在導(dǎo)體中定向移動(dòng)。,1、電源,有穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場,恒定電場中電場強(qiáng)度不隨時(shí)間的變化而變化，其電場線不相交也不閉合。,恒定電場的基本性質(zhì)與靜電場相同,2、恒定電場,恒定電場,電荷的定向移動(dòng)形成電流。,大小方向都不隨時(shí)間變化的電流是恒定電流。,公式：q=It。單位是安培（簡稱安），符號是A。,電流的微觀表式是。,恒定電流的形成是由于恒定電場的作用。,3、恒定電流,1.下列說法正確的是：（）。,A.金屬導(dǎo)體導(dǎo)電，只是自由電子作定向移動(dòng)；B.電解液導(dǎo)電，正、負(fù)離子都作定向移動(dòng)；C.氣體導(dǎo)電，一定只有正離子作定向移動(dòng)；D.氣體導(dǎo)電，正、負(fù)離子和自由電子都作定向移動(dòng)。,BD,2.導(dǎo)體中的電流是這樣產(chǎn)生的：當(dāng)在一根長度l，橫截面積為S的均勻?qū)w兩端加上電壓U,導(dǎo)體出現(xiàn)一勻強(qiáng)電場，到體內(nèi)的自由電子（e）受勻強(qiáng)電場的電場力作用而減速，同時(shí)由于與做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的陽離子碰撞而受到阻礙，這樣邊反復(fù)進(jìn)行邊向前移動(dòng)?？梢哉J(rèn)為阻礙電子運(yùn)動(dòng)的阻力大小與電子移動(dòng)的平均速度v成正比，其大小可以表示成kv（k是常數(shù)）。當(dāng)電子所受電場力與阻力大小相等時(shí)，導(dǎo)體中形成恒定電流。則該導(dǎo)體的電阻是（）。,A,提示,運(yùn)用以下兩個(gè)公式求解。,3.如右圖所示的電解池接入電路后，在t秒內(nèi)，有n1個(gè)1價(jià)正離子通過溶液內(nèi)截面s，有n2個(gè)1價(jià)負(fù)離子通過溶液內(nèi)截面s，設(shè)e為元電荷，以下說法正確的是（）。,D,4.關(guān)于電流強(qiáng)度，下列說法正確的是（）。,D,6.在橫截面積為0.5m2的電解液中。（1）若5秒內(nèi)沿相反方向通過此橫截面的正、負(fù)離子的電荷量均為5C,則電解液中的電流為_。（2）若5秒內(nèi)到達(dá)陽極的負(fù)離子和到達(dá)陰極的正離子均為5C,則電流為_。,2A,1A,式中q是通過整個(gè)截面的電荷量，并非單位面積通過的電荷量。,1.（2006.天津理綜.21）在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進(jìn)入電壓為U的加速電場，設(shè)其初速度為零，經(jīng)加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束。已知電子的電量為e、質(zhì)量為m，則在剛射出加速電場時(shí)，一段長為l的電子束內(nèi)的電子個(gè)數(shù)是：（）。,B,提示,從微觀角度推導(dǎo)電流的表達(dá)式，是必須理解掌握的內(nèi)容。因?yàn)檫@種研究處理問題的基本思路對將來學(xué)習(xí)安培力和洛倫茲里的關(guān)系以及從微觀角度研究壓強(qiáng)，還有學(xué)習(xí)分子動(dòng)理論部分知識都有較大的幫助。關(guān)鍵是建立這種粒子運(yùn)動(dòng)的微觀模型。,1.答：如果用導(dǎo)線把兩個(gè)帶異號電荷的導(dǎo)體相連，導(dǎo)線中的自由電子會(huì)在靜電力的作用下定向移動(dòng)，使帶負(fù)電荷的導(dǎo)體失去電子，帶正電荷的導(dǎo)體得到電子。這樣會(huì)使得兩導(dǎo)體周圍的電場迅速減弱，它們之間的電勢差很快消失，兩導(dǎo)體成為一個(gè)等勢體，達(dá)到靜電平衡。因此，導(dǎo)線中的電流是瞬時(shí)的。,如果用導(dǎo)線把電池的正負(fù)極相連，由于電池能源源不斷地把經(jīng)過導(dǎo)線流到正極的電子取走，補(bǔ)充給負(fù)極，是電池兩極之間始終保持一定數(shù)量的正、負(fù)電荷，兩極周圍的空間（包括導(dǎo)線之中）始終存在一定的電場。導(dǎo)線中的自由電子就能不斷地在靜電力的作用下定向移動(dòng)，形成持續(xù)的電流。,說明：由于電池的內(nèi)阻很小，如果直接用導(dǎo)線把電池的正負(fù)極相連，會(huì)燒壞電池，所以實(shí)際操作中絕不允許這么做。這里只是為讓學(xué)生明白電池的作用而出此題。,2.答：。,說明：學(xué)生的困難在于不能理解電子繞原子核的運(yùn)動(dòng)就是電荷的定向移動(dòng)?？梢砸龑?dǎo)學(xué)生假象在電子軌道上某處進(jìn)行考察，在這位置不斷有電子從,同一方向通過。本題還可以結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)和靜電力的知識，根據(jù)電子與原子核之間的靜電力提供向心力，進(jìn)一步求得電子繞核運(yùn)動(dòng)的速度、周期。,