高中物理 第二章 第1節(jié) 電源和電流課件 新人教版選修31

名師課堂名師課堂一點(diǎn)通一點(diǎn)通第第二二章章恒恒定定電電流流新知預(yù)習(xí)新知預(yù)習(xí)巧設(shè)計(jì)巧設(shè)計(jì)要點(diǎn)一要點(diǎn)一要點(diǎn)二要點(diǎn)二第第1 1節(jié)節(jié)電電源源和和電電流流創(chuàng)新演練創(chuàng)新演練大沖關(guān)大沖關(guān)隨堂檢測歸納小結(jié)隨堂檢測歸納小結(jié)課下作業(yè)綜合提升課下作業(yè)綜合提升1.知道什么是恒定電場，了解電源知道什么是恒定電場，了解電源 在電路中的作用。在電路中的作用。2.理解電流的定義及定義式，知道理解電流的定義及定義式，知道 電流方向的規(guī)定及單位。電流方向的規(guī)定及單位。3.理解電流的微觀表達(dá)式，知道電理解電流的微觀表達(dá)式，知道電 流的決定因素。流的決定因素。定向定向自由電荷自由電荷電勢差電勢差 (3)電源：電源： 維持電路兩端有一定的維持電路兩端有一定的 。 在閉合電路中，使導(dǎo)線中的自由電子發(fā)在閉合電路中，使導(dǎo)線中的自由電子發(fā)生生 ，保持導(dǎo)體內(nèi)有，保持導(dǎo)體內(nèi)有 的電流。的電流。電勢差電勢差定向移動定向移動持續(xù)持續(xù) 關(guān)鍵一點(diǎn)關(guān)鍵一點(diǎn)金屬導(dǎo)體內(nèi)能發(fā)生定向移動的是自由電金屬導(dǎo)體內(nèi)能發(fā)生定向移動的是自由電子；而電解液內(nèi)能發(fā)生定向移動的是正、負(fù)離子。子；而電解液內(nèi)能發(fā)生定向移動的是正、負(fù)離子。2恒定電場恒定電場(1)定義：由穩(wěn)定分布的定義：由穩(wěn)定分布的 所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場。所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場。電荷電荷圖圖211 (2)形成：導(dǎo)線中的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所形成：導(dǎo)線中的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的，其場強(qiáng)沿積累的電荷共同形成的，其場強(qiáng)沿 的方向，如圖的方向，如圖211所示。雖然這些電荷在運(yùn)動，但有的流走了，另外的所示。雖然這些電荷在運(yùn)動，但有的流走了，另外的又來補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，不隨時間變化，電又來補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，不隨時間變化，電場的分布也不隨時間變化。場的分布也不隨時間變化。 (3)特點(diǎn)：任何位置的電荷分布和電場強(qiáng)度都不隨特點(diǎn)：任何位置的電荷分布和電場強(qiáng)度都不隨 變化。變化。導(dǎo)線導(dǎo)線時間時間 關(guān)鍵一點(diǎn)關(guān)鍵一點(diǎn)導(dǎo)體內(nèi)的恒定電場與靜電場特點(diǎn)相同，導(dǎo)體內(nèi)的恒定電場與靜電場特點(diǎn)相同，靜電場中的電勢、電勢差及其與電場強(qiáng)度的關(guān)系，在恒定靜電場中的電勢、電勢差及其與電場強(qiáng)度的關(guān)系，在恒定電場中同樣適用。電場中同樣適用。大小大小方向方向單位單位 (4)單位：單位： ，符號，符號A。 (5)方向：規(guī)定方向：規(guī)定 定向移動的方向?yàn)殡娏鞣较?，定向移動的方向?yàn)殡娏鞣较?，或?定向移動的反方向。定向移動的反方向。 (6)意義：表示意義：表示 的物理量。的物理量。安培安培正電荷正電荷負(fù)電荷負(fù)電荷電流強(qiáng)弱電流強(qiáng)弱 關(guān)鍵一點(diǎn)關(guān)鍵一點(diǎn)電流雖有大小和方向，但它是標(biāo)量，其電流雖有大小和方向，但它是標(biāo)量，其方向是為研究問題方便而人為規(guī)定的，其運(yùn)算不遵從平行方向是為研究問題方便而人為規(guī)定的，其運(yùn)算不遵從平行四邊形定則，而是滿足標(biāo)量運(yùn)算。四邊形定則，而是滿足標(biāo)量運(yùn)算。 試身手試身手夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ) 1分別帶正、負(fù)電荷的兩個導(dǎo)體分別帶正、負(fù)電荷的兩個導(dǎo)體A、B，用導(dǎo)線，用導(dǎo)線R將兩導(dǎo)將兩導(dǎo)體連接如圖體連接如圖212所示，導(dǎo)線所示，導(dǎo)線R中的中的_便會在靜電力作用下定向移動，導(dǎo)體便會在靜電力作用下定向移動，導(dǎo)體B_電電子、導(dǎo)體子、導(dǎo)體A_電子。兩導(dǎo)體很快形成等勢體，電子。兩導(dǎo)體很快形成等勢體，導(dǎo)線導(dǎo)線R中只可能存在一個中只可能存在一個_電流。電流。圖圖212答案：答案：自由電子失去得到瞬時自由電子失去得到瞬時2當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)線中的電場是由當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)線中的電場是由_等等電路元件所積累的電荷共同形成，雖然電荷在運(yùn)動，另電路元件所積累的電荷共同形成，雖然電荷在運(yùn)動，另外的又來補(bǔ)充外的又來補(bǔ)充(動態(tài)平衡動態(tài)平衡)。電荷的分布是。電荷的分布是_的，的，電場的分布也是電場的分布也是_的。導(dǎo)線內(nèi)部的電場線的分布的。導(dǎo)線內(nèi)部的電場線的分布保持和導(dǎo)線保持和導(dǎo)線_。由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定。由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場，稱為的電場，稱為_。答案：答案：電源和導(dǎo)線穩(wěn)定穩(wěn)定平衡恒定電場電源和導(dǎo)線穩(wěn)定穩(wěn)定平衡恒定電場3一根導(dǎo)線，分別通以不同電流，并保持溫度不變，當(dāng)一根導(dǎo)線，分別通以不同電流，并保持溫度不變，當(dāng)電流較大時，以下說法正確的是電流較大時，以下說法正確的是 ()A單位體積內(nèi)自由電子數(shù)較多單位體積內(nèi)自由電子數(shù)較多B自由電子定向移動的速率較大自由電子定向移動的速率較大C自由電子的熱運(yùn)動速率較大自由電子的熱運(yùn)動速率較大D電流的傳導(dǎo)速度較大電流的傳導(dǎo)速度較大解析：解析：對同一根導(dǎo)線單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)是一樣的，對同一根導(dǎo)線單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)是一樣的，A錯誤；電流和自由電子的定向移動的速率有關(guān)，與自由錯誤；電流和自由電子的定向移動的速率有關(guān)，與自由電子的熱運(yùn)動速率無關(guān)，故電子的熱運(yùn)動速率無關(guān)，故B正確，正確，C錯誤；電流的傳導(dǎo)錯誤；電流的傳導(dǎo)速度是電場的形成速度等于光速速度是電場的形成速度等于光速c，和電流的大小無關(guān)，和電流的大小無關(guān)，選項(xiàng)選項(xiàng)D錯誤。錯誤。答案：答案：B4在示波管中，電子槍在示波管中，電子槍2s內(nèi)發(fā)射了內(nèi)發(fā)射了61013個電子，則示個電子，則示波管中電流的大小為波管中電流的大小為_。答案：答案：4.8106 A (3)處于電離狀態(tài)的氣體中的自由電荷既有正、負(fù)離處于電離狀態(tài)的氣體中的自由電荷既有正、負(fù)離子，也子，也 有自由電子，利用公式求氣體導(dǎo)電電流時，有自由電子，利用公式求氣體導(dǎo)電電流時，q應(yīng)是應(yīng)是三種帶電粒子通過橫截面的電荷量的絕對值之和。三種帶電粒子通過橫截面的電荷量的絕對值之和。 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛計(jì)算電流時，要分清形成電流的電荷計(jì)算電流時，要分清形成電流的電荷種類，是只有正電荷或負(fù)電荷，還是正、負(fù)電荷同時定種類，是只有正電荷或負(fù)電荷，還是正、負(fù)電荷同時定向移動。向移動。 1某電解池中，若在某電解池中，若在2 s內(nèi)各有內(nèi)各有1.01019個二價正離個二價正離子和子和2.01019個一價負(fù)離子通過某截面，那么通過這個截個一價負(fù)離子通過某截面，那么通過這個截面的電流是面的電流是 () A0B0.8 A C1.6 A D3.2 A 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥電流的大小等于單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫電流的大小等于單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，而正電荷的定向移動形成電流與負(fù)電荷定截面的電荷量，而正電荷的定向移動形成電流與負(fù)電荷定向移動形成電流是等效的，只不過正電荷定向移動形成電向移動形成電流是等效的，只不過正電荷定向移動形成電流的方向與負(fù)電荷定向移動的方向相反而已。流的方向與負(fù)電荷定向移動的方向相反而已。答案答案D 正確理解電流的形成，當(dāng)正、負(fù)電荷都參與定向正確理解電流的形成，當(dāng)正、負(fù)電荷都參與定向移動時，移動時， 正、負(fù)電荷對電流的形成都有貢獻(xiàn)。正、負(fù)電荷對電流的形成都有貢獻(xiàn)。 1推導(dǎo)過程推導(dǎo)過程 (1)題設(shè)：題設(shè)： 如圖如圖213所示，所示，AB表示粗細(xì)均勻表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的一段導(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的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的長度為設(shè)導(dǎo)體的長度為L，橫截面積為，橫截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為，每個自由電荷的電荷量為q。圖圖2133三種速率三種速率(1)電流的傳導(dǎo)速率等于光速為電流的傳導(dǎo)速率等于光速為3108 m/s。(2)電子定向移動速率，其大小與電流有關(guān)，約為電子定向移動速率，其大小與電流有關(guān)，約為105 m/s。(3)電子熱運(yùn)動速率，其大小與溫度有關(guān)，約為電子熱運(yùn)動速率，其大小與溫度有關(guān)，約為105 m/s。 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛電流的形成是電子在速率很大的無規(guī)則電流的形成是電子在速率很大的無規(guī)則熱運(yùn)動上附加一個速率很小的定向移動，電路閉合時，瞬熱運(yùn)動上附加一個速率很小的定向移動，電路閉合時，瞬間在系統(tǒng)中形成電場，使導(dǎo)體中所有自由電荷同時定向移間在系統(tǒng)中形成電場，使導(dǎo)體中所有自由電荷同時定向移動，并不是電荷瞬間從電源運(yùn)動到用電器。動，并不是電荷瞬間從電源運(yùn)動到用電器。 2有一橫截面積為有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流為的銅導(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，電子的電荷量為個自由電子，電子的電荷量為e，此電子的定向移動速率為此電子的定向移動速率為v，在，在t時間內(nèi)，通過導(dǎo)線橫截時間內(nèi)，通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)可表示為面的自由電子數(shù)可表示為 ()答案答案AC1(對應(yīng)要點(diǎn)一對應(yīng)要點(diǎn)一)關(guān)于電流，以下說法正確的是關(guān)于電流，以下說法正確的是 ()A通過橫截面的電荷量的多少就是電流的大小通過橫截面的電荷量的多少就是電流的大小B電流的方向就是電荷定向移動的方向電流的方向就是電荷定向移動的方向C在導(dǎo)體中，只要自由電荷在運(yùn)動，就一定會形成電流在導(dǎo)體中，只要自由電荷在運(yùn)動，就一定會形成電流D導(dǎo)體兩端沒有電壓就不能形成電流導(dǎo)體兩端沒有電壓就不能形成電流解析：解析：根據(jù)電流的概念，電流是單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截根據(jù)電流的概念，電流是單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，故面的電荷量，故A錯。規(guī)定正電荷定向移動的方向?yàn)殡娏麇e。規(guī)定正電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞣较?，故方向，故B錯。自由電荷持續(xù)的定向移動才會形成電流，錯。自由電荷持續(xù)的定向移動才會形成電流，C錯，錯，D對。對。答案：答案：D2(對應(yīng)要點(diǎn)二對應(yīng)要點(diǎn)二)如圖如圖214所示，一根所示，一根截面積為截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻的均勻長直橡膠棒上均勻地帶有負(fù)電荷，每米電荷量為地帶有負(fù)電荷，每米電荷量為q，當(dāng)，當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動時，由于棒的勻速直線運(yùn)動時，由于棒運(yùn)動而形成的等效電流大小為運(yùn)動而形成的等效電流大小為 ()圖圖214答案：答案：A答案：答案：D4(對應(yīng)要點(diǎn)一對應(yīng)要點(diǎn)一)有兩個完全相同的金屬球有兩個完全相同的金屬球A、B，A帶帶Q的電荷，的電荷，B不帶電，用導(dǎo)線將不帶電，用導(dǎo)線將A、B球連接，經(jīng)時間球連接，經(jīng)時間t1導(dǎo)體中不再有電荷定向移動。求導(dǎo)線中的平均電流。導(dǎo)體中不再有電荷定向移動。求導(dǎo)線中的平均電流。 （3）電流的大小由）電流的大小由InqSv決定，決定，n為導(dǎo)體單位體積為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，內(nèi)的自由電荷數(shù)，v為自由電荷定向移動速率，它區(qū)別于為自由電荷定向移動速率，它區(qū)別于電流傳導(dǎo)速率及自由電荷的熱運(yùn)動速率。電流傳導(dǎo)速率及自由電荷的熱運(yùn)動速率。