高中物理 第二章 恒定电流 2.1 电源和电流课件 新人教版选修31.ppt

1电源和电流 读一读 思一思 辨一辨 议一议 一 电源阅读教材第41页 电源 部分 理解形成电流的条件和电源的作用 1 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 回答下列问题 1 用导线连接后 电荷怎样移动 答案 导线中移动是自由电子 故导体b上负电荷流向导体a 电流的方向是正电荷移动的方向 与负电荷移动的方向相反 故电流由a流向b 2 用导线连接后会有电流 为什么电流只是瞬时的 答案 由于电荷的定向移动 两导体很快达到静电平衡 成为一个等势体 所以导线中的电流只是瞬时的 读一读 思一思 辨一辨 议一议 2 形成持续电流的条件是什么 答案 导体两端要有持续的电势差 3 在电路中 电源起什么作用 答案 电源能把负电荷由正极搬运到负极 保持正 负极之间有稳定的电势差 读一读 思一思 辨一辨 议一议 二 恒定电流阅读教材第41页 恒定电流 部分 了解什么是恒定电场 恒定电流的概念 理解电流的定义 1 什么是恒定电场 答案 由稳定分布的电荷产生的稳定的电场 2 恒定电场和静电场的基本性质是否相同 为什么 答案 两种电场的性质是相同的 因为恒定电场和静电场一样 在任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化 3 什么是恒定电流 恒定电流的产生条件是怎样的 答案 大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流 在恒定电场作用下产生的电流才是恒定电流 4 写出电流的国际单位和常用单位间的关系 答案 国际单位 安培 符号a 常用单位有毫安 ma 和微安 a 1ma 10 3a 1 a 10 6a 读一读 思一思 辨一辨 议一议 1 思考辨析 1 电源能把自由电子从正极搬运到负极 解析 电源把电子从电源正极 搬运 到负极 以增加其电势能 答案 2 因为电流有大小又有方向 所以电流是矢量 解析 电流虽然有方向 但不是矢量 其运算遵从代数法则 答案 3 通过导体截面的电荷量越多 电流越大 解析 由知i还与t有关 q大i不一定大 答案 4 电流的方向与电荷定向移动的方向相同 解析 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 答案 读一读 思一思 辨一辨 议一议 2 探究讨论 产生恒定电场和静电场的电荷有什么不同 答案 产生恒定电场的电荷是运动的 而产生静电场的电荷是静止不动的 探究一 探究二 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 电流表达式及电流的方向1 电荷的定向移动形成电流 如何描述电流的强弱 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的方向的 要点提示 1 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 规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 例题1 如图所示 在nacl溶液中 正 负电荷定向移动 方向如图所示 若测得2s内有1 0 1018个na 和cl 通过溶液内部的横截面m 试问 溶液中的电流方向如何 电流多大 思考问题 1 电流的方向是怎样规定的 答案 电流的方向规定为正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的反方向 2 na 和cl 在溶液中移动的方向是否相同 它们移动而产生的电流方向是否相同 答案 na 和cl 受到的电场力方向相反 移动的方向相反 形成的电流方向相同 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 解析 nacl溶液导电是靠自由移动的na 和cl 它们在电场力作用下向相反方向运动 溶液中电流方向与na 定向移动方向相同 即由a指向b na 和cl 都是一价离子 每个离子的电荷量为e 1 6 10 19c nacl溶液导电时 na 由a向b定向移动 cl 由b向a运动 负离子的运动可以等效地看作正离子沿相反方向的运动 所以每秒通过m横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和 答案 溶液中的电流大小为0 16a 方向由a指向b 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 电流的微观表达式如图所示 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 ad导体中有多少个自由电荷 总电荷量是多少 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 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 对电流微观表达式和三种速率的理解 1 从微观上看 电流取决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 定向移动速率的大小 还与导体的横截面积有关 2 电流的微观表达式 i nqvs 式中n为导体中单位体积内的自由电荷数 q为每个自由电荷的电荷量 v为自由电荷定向移动速率 s为导体的横截面积 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 3 三种速率的比较 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的v 大小约为10 5m s 电流的传导速率 电流在导体中的传导速率等于光速 为3 108m 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 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相等 故此运动不能形成电流 库仑力就是力 一定遵守力的所有规律 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 例题2 多选 有一横截面积为s的铜导线 流经其中的电流为i 设每单位体积的导线中有n个自由电子 电子的电荷量为q 此时电子定向移动的速率为v 在t时间内 通过导线横截面的自由电子数可表示为 思考问题 1 t时间内通过导线横截面的自由电子数如何求解 2 题中a b选项和c d选项相比 你有何发现 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 解析 t时间内 通过导线横截面的自由电子数 故选项c正确 又i nqsv代入上式得n nvst 故选项a正确 答案 ac归纳总结使用公式i nesv进行计算时的注意事项 1 各个物理量都要用国际单位制单位 2 正确理解各符号的意义 特别是n表示导体中单位体积内的自由电荷数 v表示自由电荷定向移动速度的大小 3 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 nev 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 1 对电源 恒定电场的理解 多选 在由电源 导线等电路元件所组成的电路中 以下说法正确的是 a 导线中的电场强度处处为零b 导线中的电场强度方向跟导线方向平行c 导线处于静电平衡状态d 导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低解析 在电源和导线等电路元件所积累的电荷的共同作用下 垂直导线方向的电场相互抵消 在导线中形成了沿导线方向的电场 即导线中的电场强度方向跟导线方向平行 a错误 b正确 导线内有电场 说明导线不处于静电平衡状态 c错误 沿电场方向电势逐渐降低 电场方向就是正电荷的受力方向 也就是电流的方向 即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低 d正确 答案 bd 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 2 公式的理解与应用 电路中有一电阻 通过电阻的电流为5a 当通电5min时 通过电阻横截面的电子数为