2019-2020學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 1 電源和電流課件 新人教版選修3-1.ppt

1電源和電流 知識自學(xué) 自我檢測 一 電源閱讀教材第41頁 電源 部分 理解形成電流的條件和電源的作用 1 有A B兩個導(dǎo)體 分別帶正 負電荷 如果在它們之間連接一條導(dǎo)線R 回答下列問題 1 用導(dǎo)線連接后 電荷怎樣移動 答案 導(dǎo)線中移動是自由電子 故導(dǎo)體B上負電荷流向?qū)wA 電流的方向是正電荷移動的方向 與負電荷移動的方向相反 故電流由A流向B 2 用導(dǎo)線連接后會有電流 為什么電流只是瞬時的 答案 由于電荷的定向移動 兩導(dǎo)體很快達到靜電平衡 成為一個等勢體 所以導(dǎo)線中的電流只是瞬時的 知識自學(xué) 自我檢測 2 形成持續(xù)電流的條件 一是要有自由移動的電荷 二是導(dǎo)體兩端要有持續(xù)的電勢差 3 電源的作用 電源能把負電荷由正極搬運到負極 保持正 負極之間有穩(wěn)定的電勢差 知識自學(xué) 自我檢測 二 恒定電流閱讀教材第41頁 恒定電流 部分 了解什么是恒定電場 恒定電流的概念 理解電流的定義 1 恒定電場 由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場 2 恒定電場和靜電場的關(guān)系 恒定電場和靜電場一樣 在任何位置的電荷分布和電場強度都不隨時間變化 在靜電場中所學(xué)的電勢 電勢差及其與電場強度的關(guān)系 在恒定電場中同樣適用 3 恒定電流及其產(chǎn)生條件 大小和方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流 在恒定電場作用下產(chǎn)生的電流才是恒定電流 知識自學(xué) 自我檢測 4 電流 1 物理意義 表示電流強弱的物理量 2 定義 通過導(dǎo)體橫截面的電荷量與所用時間的比值 4 單位 國際單位制單位是安培 簡稱安 符號是A 屬于基本單位 常用單位還有毫安 mA 微安 A 它們的關(guān)系是1A 103mA 106 A 5 方向 正電荷定向移動方向為電流方向 6 矢標(biāo)性 電流有方向 但屬于標(biāo)量 知識自學(xué) 自我檢測 1 正誤判斷 1 電源能把自由電子從正極搬運到負極 解析 電源把電子從電源正極 搬運 到負極 以增加其電勢能 答案 2 因為電流有大小又有方向 所以電流是矢量 解析 電流雖然有方向 但不是矢量 其運算遵從代數(shù)法則 答案 3 通過導(dǎo)體截面的電荷量越多 電流越大 解析 由知I還與t有關(guān) q大I不一定大 答案 4 電流的方向與電荷定向移動的方向相同 解析 電流的方向與正電荷定向移動的方向相同 與負電荷定向移動的方向相反 答案 知識自學(xué) 自我檢測 2 多選 關(guān)于電流 下列敘述正確的是 A 只要將導(dǎo)體置于電場中 導(dǎo)體內(nèi)就有持續(xù)的電流B 電源的作用是使電路中有持續(xù)的電流C 導(dǎo)體內(nèi)沒有電流 說明導(dǎo)體內(nèi)部的電荷沒有移動D 恒定電流是由恒定電場產(chǎn)生的解析 電流有瞬時電流和恒定電流之分 瞬時電流是電荷的瞬時定向移動形成的 而恒定電流是在導(dǎo)體兩端加穩(wěn)定的電壓時形成的 電源的作用就是在導(dǎo)體兩端加上穩(wěn)定的電壓 從而在導(dǎo)體內(nèi)部形成電場而產(chǎn)生持續(xù)的電流 選項B D正確 答案 BD 探究一 探究二 當(dāng)堂檢測 問題探究 名師精講 典例剖析 電流表達式及電流的方向1 電荷的定向移動形成電流 如何描述電流的強弱 2 電流可能是正電荷或負電荷定向移動形成的 也可能正 負電荷同時向相反的方向定向移動形成的 人們是如何規(guī)定電流的方向的 要點提示 1 利用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量描述電流的強弱 2 規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 例題1 如圖所示 在NaCl溶液中 正 負電荷定向移動 方向如圖所示 若測得2s內(nèi)有1 0 1018個Na 和Cl 通過溶液內(nèi)部的橫截面M 試問 溶液中的電流方向如何 電流多大 思考問題 1 電流的方向是怎樣規(guī)定的 答案 電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向或負電荷定向移動的反方向 2 Na 和Cl 在溶液中移動的方向是否相同 它們移動而產(chǎn)生的電流方向是否相同 答案 Na 和Cl 受到的電場力方向相反 移動的方向相反 形成的電流方向相同 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 解析 NaCl溶液導(dǎo)電是靠自由移動的Na 和Cl 它們在電場力作用下向相反方向運動 溶液中電流方向與Na 定向移動方向相同 即由A指向B Na 和Cl 都是一價離子 每個離子的電荷量為e 1 6 10 19C NaCl溶液導(dǎo)電時 Na 由A向B定向移動 Cl 由B向A運動 負離子的運動可以等效地看作正離子沿相反方向的運動 所以每秒通過M橫截面的電荷量為兩種離子電荷量的絕對值之和 答案 溶液中的電流大小為0 16A 方向由A指向B 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 電流的微觀表達式如圖所示 AD表示粗細均勻的一段長為l的導(dǎo)體 兩端加一定的電壓 導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v 設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S 導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n 每個自由電荷的電荷量為q 1 AD導(dǎo)體中有多少個自由電荷 總電荷量是多少 2 這些電荷都通過橫截面D所需的時間是多少 3 導(dǎo)體AD中的電流是多大 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 對電流微觀表達式和三種速率的理解 1 從微觀上看 電流取決于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù) 每個自由電荷的電荷量 定向移動速率的大小 還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān) 2 電流的微觀表達式 I nqvS 式中n為導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù) q為每個自由電荷的電荷量 v為自由電荷定向移動速率 S為導(dǎo)體的橫截面積 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 3 三種速率的比較 電子定向移動速率 電子在金屬導(dǎo)體中的平均運動速率 也是公式I neSv的v 大小約為10 5m s 電流的傳導(dǎo)速率 電流在導(dǎo)體中的傳導(dǎo)速率等于光速 為3 108m s 閉合開關(guān)的瞬間 電路中各處以光速建立恒定電場 電路中各處的自由電子幾乎同時定向移動 整個電路也幾乎同時形成了電流 電子熱運動速率 電子做無規(guī)則熱運動的速率 大小約為105m s 由于熱運動向各個方向運動的機會相等 故此運動不能形成電流 庫侖力就是力 一定遵守力的所有規(guī)律 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 例題2 多選 有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線 流經(jīng)其中的電流為I 設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個自由電子 電子的電荷量為q 此時電子定向移動的速率為v 在t時間內(nèi) 通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)可表示為 思考問題 1 t時間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)如何求解 2 題中A B選項和C D選項相比 你有何發(fā)現(xiàn) 探究一 探究二 問題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測 解析 t時間內(nèi) 通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù) 故選項C正確 又I nqSv代入上式得N nvSt 故選項A正確 答案 AC使用公式I neSv進行計算時的注意事項 1 各個物理量都要用國際單位制單位 2 正確理解各符號的意義 特別是n表示導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù) v表示自由電荷定向移動速度的大小 3 若已知單位長度的自由電荷數(shù)為n 則電流的微觀表達式為I nev 當(dāng)堂檢測 探究一 探究二 1 2 3 1 多選 在由電源 導(dǎo)線等電路元件所組成的電路中 以下說法正確的是 A 導(dǎo)線中的電場強度處處為零B 導(dǎo)線中的電場強度方向跟導(dǎo)線方向平行C 導(dǎo)線處于靜電平衡狀態(tài)D 導(dǎo)線內(nèi)沿電流方向各點的電勢逐漸降低解析 在電源和導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷的共同作用下 垂直導(dǎo)線方向的電場相互抵消 在導(dǎo)線中形成了沿導(dǎo)線方向的電場 即導(dǎo)線中的電場強度方向跟導(dǎo)線方向平行 A錯誤 B正確 導(dǎo)線內(nèi)有電場 說明導(dǎo)線不處于靜電平衡狀態(tài) C錯誤 沿電場方向電勢逐漸降低 電場方向就是正電荷的受力方向 也就是電流的方向 即導(dǎo)線內(nèi)沿電流方向各點的電勢逐漸降低 D正確 答案 BD 探究一 探究二 1 2 3 當(dāng)堂檢測 2 電路中有一電阻 通過電阻的電流為5A 當(dāng)通電5min時 通過電阻橫截面的電子數(shù)為 A 1500B 9 375 1019C 9 375 1021D 9 375 1020解析 q It 答案 C 探究一 探究二 1 2 3 當(dāng)堂檢測 3 銅的摩爾質(zhì)量為m 密度為 每摩爾銅原子有n個自由電子 每個自由電子的電荷量為e 今有一根橫截面積為S的銅導(dǎo)線 通過電流為I時 電子定向移動的平均速率為