物理：第1节 电源和电流 课件(人教版选修3-1)

1、第一节电源和电流第一节电源和电流课标定位课标定位 学习目标：学习目标：1.了解形成电流的条件，知道电源的了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场，初步体会动作用和导体中的恒定电场，初步体会动态平衡的思想态平衡的思想2理解电流的定义，知道电流的单位、方向的理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定；理解恒定电流，会用公式规定；理解恒定电流，会用公式qIt分析相关问题分析相关问题3能从微观的角度理解导体中电荷的定向移动能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与电流之间的关系 重点难点：导体中电流的形成原因重点难点：导体中电流的形成原因一、电源一、电源使电路中保持使电路中保

2、持_的电流，能把的电流，能把_从一个位置从一个位置搬运到另一位置的装置就是电源搬运到另一位置的装置就是电源二、恒定电场二、恒定电场1导线中的电场是由导线中的电场是由_等电路元件等电路元件所积累的电荷共同形成的所积累的电荷共同形成的2尽管这些电荷在运动，但电荷的分布是尽管这些电荷在运动，但电荷的分布是_的，这种由稳定分布的电荷所产生的的，这种由稳定分布的电荷所产生的_的电的电场，称为恒定电场场，称为恒定电场持续持续电子电子电源、导线电源、导线稳定稳定稳定稳定三、恒定电流三、恒定电流1把把_、_都不随时间变化的电流称都不随时间变化的电流称为恒定电流为恒定电流2电流：电流：(1)定义：通过导体横截面

3、的定义：通过导体横截面的_与通过这些电荷量所用与通过这些电荷量所用_的比值，叫做电的比值，叫做电流强度，简称电流流强度，简称电流(2)公式表达：公式表达： I_.大小大小方向方向电荷量电荷量时间时间(3)单位：在国际单位制中是单位：在国际单位制中是_，简称安，符，简称安，符号是号是A.更小的单位还有更小的单位还有_ (mA)、_ (A)，换算，换算关系为：关系为：1 A103 mA106 A.(4)物理意义：表示电流物理意义：表示电流_的物理量的物理量(5)标量：电流虽然有方向，但不是矢量，不符合标量：电流虽然有方向，但不是矢量，不符合矢量对方向的要求电流的方向是这样规定的：矢量对方向的要求电

4、流的方向是这样规定的：导体内导体内_定向移动的方向为电流的方向定向移动的方向为电流的方向安培安培毫安毫安微安微安强弱强弱正电荷正电荷思考感悟思考感悟在电解液和金属导体中都可以形成电流，它们形在电解液和金属导体中都可以形成电流，它们形成电流时有什么不同？成电流时有什么不同？提示：提示：金属导体中是自由电子定向移动形成电流，金属导体中是自由电子定向移动形成电流，而电解液中是正、负离子定向移动形成电流而电解液中是正、负离子定向移动形成电流核心要点突破核心要点突破特别提醒：特别提醒：计算电流时，首先要分清形成电计算电流时，首先要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还流的电荷种类，是只有正电荷

5、或负电荷，还是正、负离子同时存在其次要注意计算电是正、负离子同时存在其次要注意计算电流大小时，只需代入电量的绝对值另外公流大小时，只需代入电量的绝对值另外公式是式是Iq/t而不是而不是Iq/(St)即时应用即时应用 (即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1某电解池中，若在某电解池中，若在2 s内有内有1.01019个二价正个二价正离子和离子和2.01019个一价负离子通过某截面，那个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是么通过这个截面的电流是()A0B0.8 AC1.6 A D3.2 A二、电流的微观表达式二、电流的微观表达式1建立模型：如图建立模型：如图211所示，所示，AD表示粗

6、细均表示粗细均匀的一段导体匀的一段导体l，两端加一定的电压，导体中的自，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由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横，设导体的横截面积为截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为，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每个自由电荷的电荷量为q.图图211三、三种速率的比较三、三种速率的比较1电子定向移动的速率电子定向移动的速率(1)物理意义：电流就是由电荷的定向移动形成，物理意义：电流就是由电荷的定向移动形成，电流电流IneSv，其中，其中v就是电子定向移动的速率，就是电子定向移动的速率，一般为一般为105 m/s的数量级

7、的数量级(2)大小：大小：105 m/s2电子热运动的速率电子热运动的速率(1)物理意义：构成导体的电子在不停地做无规物理意义：构成导体的电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动的速率等，故不能形成电流，常温下电子热运动的速率数量级为数量级为105 m/s.(2)大小：大小：105 m/s3电流传导的速率电流传导的速率(1)物理意义：等于光速，闭合开关的瞬间，电路物理意义：等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速中各处以真空中光速c建立恒定电场，在恒定电建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电

8、路中各处的自由电子几乎同时开场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流(2)大小：大小：3108 m/s特别提醒：特别提醒：由于电荷定向移动的速率很小，所以由于电荷定向移动的速率很小，所以当电路闭合后，电荷并不是瞬间从电源运动到用当电路闭合后，电荷并不是瞬间从电源运动到用电器，而是瞬间在系统中形成电场，使导体中所电器，而是瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷同时做定向移动形成电流有自由电荷同时做定向移动形成电流即时应用即时应用 (即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2以下说法正确的是以下说法正确的是()A只

9、要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流B金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的电场作用下形成的C电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率动速率D在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了热运动就消失了解析：解析：选选B.要有持续电流必须有电压，要有持续电流必须有电压，A不不对导体中形成电流的原因是在导体两端加上对导体中形成电流的原因是在导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，导体内的自电压，于是在导

10、体内形成了电场，导体内的自由电子在电场力作用下定向移动形成电流，由电子在电场力作用下定向移动形成电流，B 正确电流的传导速率等于光速，电子定向移正确电流的传导速率等于光速，电子定向移动的速率很小，动的速率很小，C不对在形成电流时电子定不对在形成电流时电子定向移动，并不是热运动就消失了，其实电子仍向移动，并不是热运动就消失了，其实电子仍然做无规则的热运动，然做无规则的热运动，D不对不对课堂互动讲练课堂互动讲练对电流的理解和计算对电流的理解和计算 如果导线中的电流为如果导线中的电流为1 mA，那么，那么1 s内通过内通过导体横截面的自由电子数是多少？若导体横截面的自由电子数是多少？若“220 V6

11、0 W”的白炽灯正常发光时的电流为的白炽灯正常发光时的电流为273 mA，则，则20 s 内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个？内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个？【思路点拨】【思路点拨】根据公式根据公式qIt计算，注意单位的计算，注意单位的统一，记住每个电子所带电荷量统一，记住每个电子所带电荷量e1.61019 C.【答案答案】6.251015个个3.41019个个【借题发挥借题发挥】(1)金属导体中导电的是自由电子，金属导体中导电的是自由电子，自由电子所带电荷量自由电子所带电荷量e1.61019 C.(2)当自由电子定向移动通过导体横截面时，若通当自由电子定向移动通过导体横截面时，若通过

12、的自由电子个数为过的自由电子个数为 n，则，则 qItne.变式训练变式训练1一硫酸铜电解槽的横截面积为一硫酸铜电解槽的横截面积为2 m2，在在0.04 s 内若相向通过同一横截面的铜离子和硫内若相向通过同一横截面的铜离子和硫酸根离子分别为酸根离子分别为5.625 1018个和个和4.7351018个，个，则电解槽中的电流是多大？方向如何？则电解槽中的电流是多大？方向如何？答案答案：83 A方向与铜离子定向移动的方向相同方向与铜离子定向移动的方向相同 半径为半径为 R R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心，现使圆环绕垂直环所

13、在平面且通过圆心的轴以角速率的轴以角速率沿逆时针匀速转动，则由环产生沿逆时针匀速转动，则由环产生的等效电流方向沿什么方向？电流多大？的等效电流方向沿什么方向？电流多大？【思路点拨思路点拨】不管是否真的形成电流，假想成不管是否真的形成电流，假想成形成电流然后依据电流的定义式求得电流大小形成电流然后依据电流的定义式求得电流大小等效电流问题等效电流问题【答案】【答案】见精讲精析见精讲精析变式训练变式训练2半径为半径为 R R 的橡胶圆环均匀带正电，的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度过圆心的轴以角速度匀速转动，则由

14、环产生的匀速转动，则由环产生的等效电流应有等效电流应有()A若若不变而使电荷量不变而使电荷量Q变为原来的变为原来的2倍，则电倍，则电流也将变为原来的流也将变为原来的2倍倍B若电荷量若电荷量Q不变而使不变而使变为原来的变为原来的2倍，则电倍，则电流也将变为原来的流也将变为原来的2倍倍C若使若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大大，电流将变大D若使若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小大，电流将变小电流微观表达式电流微观表达式InqSv 的应用的应用【答案答案】AC【规律总结规律总结】在电流的微观表达式在电流的微观表达式InqSv中，中，n为导体单位体积内的自由电荷数，是由导体本为导体单位体积内的自由电荷数，是由导体本身的材料决定的，与导体的长度和横截面的大身的材料决定的，与导体的长度和横截面的大小无关小无关变式训练变式训练3(2011年包集高二检测年包集高二检测)如图如图212所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线