高中物理 2.1 电源和电流课件 新人教版选修31.ppt

第二章恒定电流 第一讲电源和电流 目标定位 电源和电流 了解电流的形成条件 知道电源的作用和导体中的恒定电场 理解电流的定义 知道电流的单位 方向的确定 会用公式q it分析相关问题 从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系 1 2 3 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 预习导学 1 电子电势差 2 电势差 一 电源 想一想 既然电荷的定向移动形成电流 那么 电流传导的速率 是不是电子从负极到达正极的速率呢 答案 电流的形成是电子在速率很大的无规则热运动上附加一个速率很小的定向移动 电路闭合时 瞬间在系统中形成电场 使导体中所有自由电荷在电场力的作用下共同定向移动 并不是电子瞬间从电源运动到用电器 1 1 电源导线 2 电场强度 2 1 方向 2 单位电荷量电流强度 二 恒定电流 电源和电流 3 电荷量4 安培1031065 正电荷相反 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 一 对电源 电流的理解 1 电路 电源 电流 电路 四个基本部分组成 电源 开关 导线和用电器 电流 导体中的自由电荷在电场力的作用下定向移动形成电流 2 形成持续电流的条件 电源 作用是在电路中提供持续的电压 电源和电流 1 电路中有电源 2 电路还必须是闭合的 即必须用导体将电源连接起来 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 例1下列关于电源的说法正确的是 a 电源就是电压b 电源的作用是使电源的正负极保持一定量的正 负电荷 维持一定的电势差c 与电源相连的导线中的电场是由电源正 负极上的电荷形成的d 在电源内部正电荷由负极流向正极 负电荷由正极流向负极 解析 两个完全不同的概念 电源和电流 由电源 导线等电路元件所积累的电荷共同形成 bd 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 1 电流是标量 电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则 所以电流不是矢量是标量 2 电流定义式 电源和电流 二 对公式i q t的理解与应用 i 是电流的定义式 电流与电量无正比关系 电流与时间也无反比关系 电量越大电流越大 时间越长电流越小 等这些说法都是错误的 3 在应用i 计算时注意 1 各个物理量的单位都用国际制单位 2 电量q与时间t要对应 3 要分清形成电流的自由电荷的种类 对金属来讲 是自由电子的定向移动 电量q为通过横截面的自由电子的电量 对电解液来讲 是正 负离子同时向相反方向定向移动的 电量q为正 负离子电荷量绝对值之和 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 例2在某种带有一价离子的水溶液中 正 负离子在定向移动 方向如图所示 如果测得2s内分别有1 0 1018个正离子和1 0 1018个负离子通过溶液内部的横截面m 则溶液中电流的方向如何 电流多大 电源和电流 解析 电学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 i 即由a指向b i 0 16a 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 在电解液中t时间内的电荷量指正 负两种离子电荷量的绝对值之和 课堂讲义 三 电流的微观意义 电源和电流 1 建立模型 如图所示 ad表示粗细均匀的一段导体长为l 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 2 理论推导 ad导体中的自由电荷总数 n nls 总电荷量q nq nlsq 所有这些电荷都通过横截面d所需要的时间 t l v 根据公式q it 可得 导体ad中的电流 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 三 电流的微观意义 电源和电流 3 结论 从微观上看 电流决定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 4 区分三种不同的速率 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 例3铜的摩尔质量为m 密度为 每摩尔铜原子有n个自由电子 今有一根横截面积为s的铜导线 通过电流为i时 电子平均定向移动速率为 a 光速cb i nes c i nesm d mi nes 电源和电流 s 假设电子的定向移动的速率为v 解析 在t秒内通过导体横截面的自由电子数 vt s中的自由电子数 由 d 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 课堂讲义 例3铜的摩尔质量为m 密度为 每摩尔铜原子有n个自由电子 今有一根横截面积为s的铜导线 通过电流为i时 电子平均定向移动速率为 a 光速cb i nes c i nesm d mi nes 电源和电流 s d 借题发挥 导体中的电荷定向移动的速率远小于光速 所以请同学们留意身边实际 注意正确地理解 有许多同学会错选a 这是对生活现象中 电路一接通 很远处的用电器就能立即开始工作 的错误认识 这种现象的实质是因为电场以光速传播 而不是电荷运动过去 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 对点练习 1 下列有关电源的电路中 导线内部的电场强度的说法中正确的是 a 导线内部的电场就是电源所形成的电场b 在静电平衡时 导线内部的场强为零 而导线外部的场强不为零 所以导线内部的电场不是稳定的c 因为导线处于电源的电场中 所以导线内部的场强处处为零d 导线内的电场是由电源 导线等电路元件所积累的电荷共同形成的 导线内的电荷处于平衡状态 电荷分布是稳定的 电场也是稳定的 对电源 电流的理解 电源和电流 a b 电源 假设在电源正 负极之间连一根导线 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 对点练习 1 下列有关电源的电路中 导线内部的电场强度的说法中正确的是 a 导线内部的电场就是电源所形成的电场b 在静电平衡时 导线内部的场强为零 而导线外部的场强不为零 所以导线内部的电场不是稳定的c 因为导线处于电源的电场中 所以导线内部的场强处处为零d 导线内的电场是由电源 导线等电路元件所积累的电荷共同形成的 导线内的电荷处于平衡状态 电荷分布是稳定的 电场也是稳定的 对电源 电流的理解 电源和电流 假设在电源正 负极之间连一根导线 导线内很快形成沿导线方向的电场 d 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 对点练习 公式i q t的理解与应用 解析 c 2 电路中有一电阻 通过电阻的电流为5a 当通电5分钟时 通过电阻横截面的电子数为 a 1500个b 9 375 1019个c 9 375 1021个d 9 375 1020个 电源和电流 根据电流的定义式 n 9 375 1021个 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 对点练习 3 如图所示 一根横截面积为s的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷