(课堂设计)2014-2015高中物理3.2探究电流、电压和电阻的成因课件沪科版选修3-1

1、第第2课时课时 研究电流、电压和电阻研究电流、电压和电阻一、恒定电流一、恒定电流1电流：流过导体某一横截面积的电荷量电流：流过导体某一横截面积的电荷量Q跟所用跟所用时间时间t的的_2物理意义：表示电荷定向移动快慢的物理意义：表示电荷定向移动快慢的_，在数值上等于单位时间内通过导体某一横截面面积上的在数值上等于单位时间内通过导体某一横截面面积上的_知识梳理知识梳理比值比值强弱程度强弱程度电荷量电荷量电荷量电荷量4单位：安培，符号单位：安培，符号_，其他单位：，其他单位：_、 _，1 A_ mA_A.5规定规定_的方向为电流方向，它与的方向为电流方向，它与_方向相反沿着电流的方向电势逐渐方向相反沿

2、着电流的方向电势逐渐降低，故沿着电流方向上的任意两点间都有降低，故沿着电流方向上的任意两点间都有_，这，这就是电路中的就是电路中的_思考：电流有流动方向是否为矢量呢？思考：电流有流动方向是否为矢量呢？温馨提示温馨提示：不是矢量，不符合矢量运算定则不是矢量，不符合矢量运算定则A毫安毫安(mA)微安微安(A)103 106正电荷定向移动正电荷定向移动负电荷定向移动负电荷定向移动电势差电势差电压电压二、电流的微观表达式二、电流的微观表达式如图如图322所示，所示，AD表示粗表示粗细均匀的一段导体，长为细均匀的一段导体，长为l，两端加，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿一定的电压，导体中的自由电荷沿

3、导体定向移动的速率为导体定向移动的速率为v，设导体的，设导体的横截面积为横截面积为S，导体每单位体积内，导体每单位体积内的自由电荷数为的自由电荷数为n，每个自由电荷，每个自由电荷的电荷量为的电荷量为q.AD导体中的自由电荷总数：导体中的自由电荷总数：N_.总电荷量总电荷量QNq_.图图3-2-2nlSnlSq由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位由此可见，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、定体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速度的大小，还与导体的横截面积有关向移动速度的大小，还与导体的横截面积有关nqSv三、电流传导速率和电子热运动的

4、速率、定向移三、电流传导速率和电子热运动的速率、定向移动速率的区别动速率的区别电子热运电子热运动的速率动的速率构成导体的电子在不停地做构成导体的电子在不停地做_运运动，由于热运动向各个方向运动的机会动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热相等，故不能形成电流，常温下电子热运动的速率数量级为运动的速率数量级为105 m/s电子定向电子定向移动速率移动速率电子定向移动的速率很小，一般为电子定向移动的速率很小，一般为105 m/s.自由电子在很大的无规则热运动上又自由电子在很大的无规则热运动上又叠加上了一个很小的叠加上了一个很小的_移动移动电流传电流传导速率导速率等于光速

5、，闭合开关的瞬间，电路中各等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速处以真空中光速c建立建立_电场，电路电场，电路中各处的自由电子几乎同时开始中各处的自由电子几乎同时开始_移移动而形成了电流动而形成了电流无规则热无规则热定向定向恒定恒定定向定向四、欧姆定律四、欧姆定律1内容：导体中的电流内容：导体中的电流I跟导体两端的电压跟导体两端的电压U成成_，跟导体的电阻，跟导体的电阻R成成_ 3适用条件：欧姆定律对适用条件：欧姆定律对_都适用，都适用，但是对气体电离后导电和晶体二极管不适用但是对气体电离后导电和晶体二极管不适用反比反比正比正比金属或电解液金属或电解液正比正比反比反比五、电阻五、电阻

6、1电阻电阻R反映导体对电流的阻碍作用，它等于导体反映导体对电流的阻碍作用，它等于导体两端的电压与通过导体的两端的电压与通过导体的_之比之比3单位：电阻的单位为单位：电阻的单位为_，其关系为：，其关系为：1 k _ ，1 M _ .正比正比反比反比电流大小电流大小欧姆欧姆()或千欧或千欧(k)或兆欧或兆欧(M)103106 1导体中电流导体中电流I的表达式为的表达式为InqSv，其中，其中S为为导体的横截面积，导体的横截面积，n为导体每单位体积内的自由电荷为导体每单位体积内的自由电荷数，数，q为每个自由电荷所带的电荷量，为每个自由电荷所带的电荷量，v是是 () A导体运动的速率导体运动的速率 B

7、电流传导速率电流传导速率 C自由电荷定向移动的速率自由电荷定向移动的速率 D电子热运动速率电子热运动速率基础自测基础自测解析解析：从微观上看，电流决定于导体中单位体：从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、电荷量、定向移动速度，还与积内的自由电荷数、电荷量、定向移动速度，还与导体的横截面积有关，故选导体的横截面积有关，故选C.电荷的定向移动形成电荷的定向移动形成电流，这个定向移动的速率就是电流微观表达式电流，这个定向移动的速率就是电流微观表达式InqSv中的中的v.答案答案：C2关于电流的概念，下列说法中正确的有关于电流的概念，下列说法中正确的有()A导体中有电荷运动就形成电流导体

8、中有电荷运动就形成电流B电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动的方向运动的方向C在国际单位制中，电流是一个基本物理量，在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位其单位安培是基本单位D对于导体，只要其两端电势差为零，电流对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零也必为零解析解析：导体中有大量的自由电子，总在不停地：导体中有大量的自由电子，总在不停地做无规则运动，没有定向运动，在一段时间做无规则运动，没有定向运动，在一段时间t内，通内，通过导体某一截面的电荷是双向的，其数值又是相等过导体某一截面的电荷是双向的，其数值又是相等的，电流为零，故的

9、，电流为零，故A错电流是一个标量，因为其运错电流是一个标量，因为其运算不符合矢量运算法则为了便于研究电流，人们算不符合矢量运算法则为了便于研究电流，人们规定正电荷定向运动的方向为电流的正方向，以区规定正电荷定向运动的方向为电流的正方向，以区别于负电荷的定向运动，故别于负电荷的定向运动，故B错在国际单位制中，错在国际单位制中，共有七个基本量，电流便是其中之一，故共有七个基本量，电流便是其中之一，故C正确对正确对于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，电于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，电子不能定向运动，故电流为零，子不能定向运动，故电流为零，D正确正确答案答案：CD3某电解池中，若在某

10、电解池中，若在2 s内各有内各有1.01019个个2价价正离子和正离子和2.01019个个1价负离子通过某截面，那么通价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是过这个截面的电流是 ()A0 B0.8 A C1.6 A D3.2 A解析解析：电荷的定向移动形成电流，但：电荷的定向移动形成电流，但“”“”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和由题意可知，电流由正、荷量应是两者绝对值的和由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在负离子定向运动形成，则在2 s内通过截面的总电荷内通过截面的总电荷量应为：量应为：q1.6101

11、921.01019 C1.6101912.01019 C6.4 C由电流的定义式知：由电流的定义式知：Iq/t(6.4/2)A3.2 A.答案答案：D答案答案：AC5如图如图323所示，一根截面积为所示，一根截面积为S的均匀的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为由于棒运动而形成的等效电流大小为 () 图图3-2-2答案答案：A（1）电荷的定向移动形成电流）电荷的定向移动形成电流.形成电流需满足两个条件：形成电流需满足两个条件：

12、内因：要有能自由移动的电荷内因：要有能自由移动的电荷.金属导体中的金属导体中的自由电子，电解液中的正、负离子，都是自由电荷自由电子，电解液中的正、负离子，都是自由电荷.外因：导体两端存在电压（电势差）外因：导体两端存在电压（电势差）.(2)导体中有电流时应区分三种速率：电流传导导体中有电流时应区分三种速率：电流传导速率、无规则热运动速率、自由电荷定向移动速率速率、无规则热运动速率、自由电荷定向移动速率.对电流的概念及电流形成的理解对电流的概念及电流形成的理解导体中的自由电荷在永不停息地做无规则的热导体中的自由电荷在永不停息地做无规则的热运动，由于这种运动向各个方向的机会均等，所以运动，由于这种

13、运动向各个方向的机会均等，所以不会出现电流，要使自由电荷定向移动而产生电流，不会出现电流，要使自由电荷定向移动而产生电流，就需要对电荷施加力的作用，这种力通常为电场力就需要对电荷施加力的作用，这种力通常为电场力.当导体的两端有电势差（电压）时，就在导体内建当导体的两端有电势差（电压）时，就在导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动而形成电流生定向移动而形成电流.电源的作用就是维持导体两电源的作用就是维持导体两端的电压，从而使导体内部产生持久的电场，从而端的电压，从而使导体内部产生持久的电场，从而在导体中形成持续的电流在导体中形成

14、持续的电流.从场的观点理解形成电流从场的观点理解形成电流的条件，可以清晰地看到宏观与微观世界的规律之的条件，可以清晰地看到宏观与微观世界的规律之间的联系间的联系.【例例1】 关于电流，以下说法正确的是关于电流，以下说法正确的是 ()A通过截面的电荷量的多少就是电流的大小通过截面的电荷量的多少就是电流的大小B电流的方向就是电荷定向移动的方向电流的方向就是电荷定向移动的方向C在导体中，只要自由电荷在运动，就一定在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流会形成电流D导体两端没有电压就不能形成电流导体两端没有电压就不能形成电流解析解析：根据电流的概念，电流是单位时间内通：根据电流的概念，电流是单位

15、时间内通过导体横截面的电荷量，可知过导体横截面的电荷量，可知A错规定正电荷定向错规定正电荷定向移动的方向为电流方向，可知移动的方向为电流方向，可知B错自由电荷持续的错自由电荷持续的定向移动才会形成电流，定向移动才会形成电流，C错，错，D对故正确答案为对故正确答案为D.答案答案：D下列关于电流的说法中，正确的是下列关于电流的说法中，正确的是 ()A电路中的电流越大，表示通过导体横截电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电荷量越多面的电荷量越多B在相同时间内，通过导体横截面的电荷量在相同时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大越多，导体中的电流就越大C通电时间越长，电流越大通电时间越

16、长，电流越大D导体中通过一定的电荷量所用时间越短，导体中通过一定的电荷量所用时间越短，电流越大电流越大答案答案：BD【例例2】 如图如图324所示所示的电解池接入电路后，在的电解池接入电路后，在t秒内秒内有有n1个个1价正离子通过溶液内截价正离子通过溶液内截面面S，有，有n2个个1价负离子通过溶液价负离子通过溶液内截面内截面S，设，设e为元电荷，以下说为元电荷，以下说法正确的是法正确的是 ()A当当n1n2时，电流为零时，电流为零图图3-2-4答案答案：D【题后反思题后反思】计算电流时，要注意通过截面的计算电流时，要注意通过截面的电荷量电荷量(1)同种电荷，同向通过同一截面同种电荷，同向通过同

17、一截面qq1q2.(2)同种电荷，反向通过同一截面同种电荷，反向通过同一截面qq1q2.(3)异种电荷，同向通过同一截面异种电荷，同向通过同一截面qq1q2.(4)异种电荷，反向通过同一截面异种电荷，反向通过同一截面qq1q2.计数器因射线照射，内部气体电离，在时计数器因射线照射，内部气体电离，在时间间t内有内有n个二价正离子到达阴极，有个二价正离子到达阴极，有2n个电子到个电子到达阳极，则计数器中的电流为达阳极，则计数器中的电流为 () A0B2ne/t C3ne/tD4ne/t 答案答案：B如图如图325所示，所示，AD表示粗表示粗细均匀的一段导体细均匀的一段导体l，两端加一定，两端加一定

18、的电压，导体中的自由电荷沿导体的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为定向移动的速率为v，设导体的横，设导体的横截面积为截面积为S，导体单位体积内的自，导体单位体积内的自由电荷数为由电荷数为n，每个自由电荷的电，每个自由电荷的电荷量为荷量为q，则，则AD导体中自由电荷总导体中自由电荷总数数NnlS，总电荷量，总电荷量QNqnlSq，所有这些电荷都通过横截面所有这些电荷都通过横截面电流的微观表达式电流的微观表达式图图3-2-5【例例3】 有一横截面积为有一横截面积为S的铜导线，流经其中的铜导线，流经其中的电流强度为的电流强度为I，设每单位体积导线有，设每单位体积导线有n个自由电子，个自由电

19、子，电子的电荷量为电子的电荷量为q，此时电子定向移动的速度为，此时电子定向移动的速度为v，在在t时间里，通过导线横截面的自由电子数目可表时间里，通过导线横截面的自由电子数目可表示为示为 ()AnvSt Bnvt CIt/q DIt/Sq解析解析：此题考查对电流强度公式：此题考查对电流强度公式IQ/t的理解的理解及电流强度的微观表达式及电流强度的微观表达式InqvS的理解在的理解在t时间时间内，以速度内，以速度v移动的电子在铜导线中经过的长度为移动的电子在铜导线中经过的长度为vt，由于铜导线的横截面积为，由于铜导线的横截面积为S，则在，则在t时间内，时间内，电子经过的导线体积为电子经过的导线体积为vtS.又由于单位体积的导线又由于单位