高中物理人教版选修3-1：21电源和电流-课件

人教新课标版高二选修3-12.1电源和电流

雷鸣电闪时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,但它只能存在于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?问题1：产生电流的条件是什么？-BA-A++++++++_B_______（1）存在自由电荷金属导体——自由电子电解液——正、负离子（2）导体两端存在电压当导体两端存在电压时，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生定向移动，形成电流导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流。A、B之间有电势差A、B电势差为零问题2：导体中产生持续电流的条件是什么？AB连通器水势A水势B抽水机水流--P-+A+++++++___B_____--1.能把电子从A搬运到B的装置。2.作用:保持导体两端的电势差(电压)，使电路有持续的电流。这个装置就是电源。A、B就是电源的两个极。正极负极电源相当于抽水机问题3：电源的作用是什么？电源+-正极负极电源的作用：（1）从物理过程分析：就是通过非静电力把电子从正极搬运到负极，使电源两极间保持一定的电势差。使电路有持续的电流；（2）从能量转化和守恒的角度就是电源把其它形式的能转化为电能。F---+A+++++++___B_____P---2.电场力做负功，电子的电势能增加，通过电源把其它形式的能转化为电能.1.通过非静电力把电子从正极运到负极。--+A+++++++___B_____P假设在电源正、负极之间连一根导线，导线中的电场如何变化，最终又会达到哪个状态？MNE0FFnFt问题4：当导体两端有恒定的电势差，导体内建立了何种电场?MNE0E0E′

MNE导线内很快形成沿导线方向的电场导体内的电场线保持和导线平行导线内的电场是由电源和导体中积累的电荷共同形成的。问题5：当导体两端的电势差恒定时，为什么导体中产生的电场是恒定的？此时导体中的电流为什么也是恒定的？尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷频繁地交替进行加速和减速，自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。恒定电场电场强度不变自由电荷频繁交替进行加速和减速，平均速率不变串一个电流表,读数不会变恒定电流由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.问题6：怎样理解恒定电场和恒定电流？问题7：电流这个物理现象既有方向也有强弱。怎样描述电流的强弱程度？怎样学好电流这个物理量。2、度量方式：4、矢量标量：标量3、决定因素：1、引入目的：反映了电流的强弱程度。国际单位：安培（A）5、单位换算：？电流（物理现象）方向:正电荷定向移动的方向。在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动方向相反；在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反。导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。

一段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为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，每个自由电荷量为q。问题8：探究电流的微观表达式？

设想在导体中取两个横截面B和C，则在时间t内处于相距为vt的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C．BCSvvtqqqq

导体中的电流与导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电量、导体的横截面积和自由电荷定向运动速率四个量成正比。问题9：知识应用举例例题:有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流I=1A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。Svt问题10：既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？

闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时产生了电流。

电路接通时电灯中的电流并不是电源中的自由电子流了过来产生，而是灯丝内部的自由电子的定向移动产生的。电子定向移动的速率约10-5m/s，电子热运动的平均速率105m/s电场的传播速率3×108m/s.电流产生条件电源恒定电流（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压。产生持续电流提供持续电流压（1）通过非静电力把电子从正极搬运到负极；（2）把其它形式的能转化为电能。产生恒定电场产生一、电流（物理现象）问题11：总结本节课所学内容。1、方向：规定正电荷定向运动的方向为电流方向2、大小：用电流强度I（简称电流）来描述。自由电荷频繁交替进行加速和减速，平均速率不变问题11：总结本节课所学内容。二、电流2、度量方式：4、矢量标量：标量3、决定因素：1、引入目的：反映了电流的强弱程度。国际单位：安培（A）5、单位换算：（1）宏观：只适用纯电阻电路（不包含电源）（2）微观：BCSvvt流体的柱形模型怎样学好电流这个物理量？A组能力训练题11．1mA=__________A，

1μA=__________A。1×10-31×10-6A组能力训练题22．把

规定为电流的方向，在金属导体中，电流方向与自由电子定向移动的方向

。在电解质溶液中，电流的方向与正离子定向移动的方向

，与负离子定向移动的方向

。相反正电荷定向移动的方向相反相同在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反。导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。A组能力训练题33、一电子沿一圆周顺时针方向高速运动，周期为10-10s，则等效电流大小为

A，电流方向是

（填“顺时针”或“逆时针”）1.6×10-9逆时针A组能力训练题44．关于电源的作用,下列说法正确的是()A.电源的作用是能为电路提供自由电子B.电源的作用是使导体中形成电场C.电源的作用是能够保持导体两端的电压D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来BCDA组能力训练题66．关于电流的方向,下列说法正确的是（）A．在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的方向B．在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向C．无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反D．在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成的电流，所以电流有两个方向CA组能力训练题77．关于电流的说法正确的是（）A．根据I=q/t可知，I与q成正比B．如果在任何相等时间内通过导体横截面积的电量相等，则导体中的电流是恒定电流C．电流强度的方向规定为正电荷定向移动的方向D．电流强度的单位“安培”是国际单位制中的基本单位BDm、kg、s、A、mol、T、cdA组能力训练题88．以下对导体中的电场理解正确的是（）A．导体内的电场在稳定时是和导线平行的B．导体内的电场由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成C．导线中电场始终随时间而变化D．导体内的电场是一种动态的稳定ABDA组能力训练题99．通过一根金属导线的电流为16mA．则10s内通过这根导线横截面的自由电子数为（）A．1.0×1017

B．1.0×1018

C．1.0×1019

D．1.0×1020解：n=It/e=16×10-3×10/1.6×10-19=1.0×1018BA组能力训练题1010．在一次闪电中，持续时间为0.005s所形成的平均电流为6.0×104A，若闪电过程中产生的电荷以0.5A的电流通过电灯，试求可供电灯照明的时间。解：Q=I1t1=I2t2

，t2=I1t1/I2=600sB组能力训练题11．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I；设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为（）A．nvSΔtB．nv·ΔtC．IΔt/eD．

IΔt

/eSACN=q/e=IΔt/e，又因为电流强度的微观表达式为I=nev·S，N=q/e=IΔt/e=nevSΔt/e=nvSΔt则选项A正确。解：因为I=q/Δt，所以q=I·Δt则选项C正确。所以自由电子数目为自由电子数目为：B组能力训练题22．金属导体的密度是ρ，横截面积是S，原子量是M，每摩尔这种金属可提供N个自由电子，当该导体中的电流为I时，导体中自由电子的定向移动的速率是

。答：B组能力训练题33.若氢原子的核外电子绕核作半径为r的匀速圆周运动，则其角速度ω=__________；电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I=__________。（已知电子的质量为m，电量为e，静电力恒量用k表示）电子绕核运动的向心力等于库仑力因此所求电流为解：B组能力训练题44．在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子（初速度大小不计，e=1.6×10-19C）在20kV的高压下被加速，并且形成1mA的平均电流。电子束的强弱受图像信号控制，并按一定的规律在荧光屏上扫描，形成电视画面。电视机以每秒25张画面的速率进行扫描，由于图面更换迅速和视觉暂留，使我们看到了连续活动的图像，问：电子轰击荧光屏时的动能为多大？平均每幅画面约有多少个电子打在屏上?解：由动能定理Q=It=ne

B组能力训练题55．银导线的横截面积S=4mm2，通以I=2A的电流，若每个银原子可以提供一个自由电子，试推导银导线单位长度上的自由电子数的计算公式，并计算结果。(已知银的密度ρ=10.5×103kg/m3,摩尔质量M=108g/mol，阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023mol-1，计算结果取一位小数)解：设长为l

的银导线体积V＝Sl，故长为l的银导线含有的银原子数目，又每个银原子可以提供一个自由电子，那么银导线每单位长度的自由电子数n=N/l，故与电流I无关。代入数据学力学单位制有什么实际应用？B组能力训练题66.在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是（）BB.C.D.解：在刚射出加速电场时通过长为Δl段的时间Δt＝Δl/v长为Δl

段的电量Q=IΔt电子个数是选项B正确。方法1：利用公式I=nqSv求解；2.根据I=q/t结合微元法求解。一：对电流的理解和计算例1

如果导线中的电流为1mA，那么1s内通过导体横截面的自由电子数是多少？若“220V

60W”的白炽灯正常发光时的电流为273mA，则20s内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个？【思路点拨】

根据公式q＝It计算，注意单位的统一，记住每个电子所带电荷量e＝1.6×10－19C.课堂讲练【答案】

6.25×1015个3.4×1019个【借题发挥】

(1)金属导体中导电的是自由电子，自由电子所带电荷量e＝1.6×10－19C.(2)当自由电子定向移动通过导体横截面时，若通过的自由电子个数为

n，则

q＝It＝ne.变式训练1

一硫酸铜电解槽的横截面积为2m2，在0.04s内若相向通过同一横截面的铜离子和硫酸根离子分别为5.625×1018个和4.735×1018个，则电解槽中的电流是多大？方向如何？答案：83A方向与铜离子定向移动的方向相同

半径为

R

的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速率ω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？【思路点拨】

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．二、等效电流问题例2【答案】见精讲精析变式训练2半径为

R

的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应有(

)A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B．若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小三、电流微观表达式I＝nqSv

的应用例3【答案】

AC【规律总结】在电流的微观表达式I＝nqSv中，n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小无关．变式训练3如图2－1－2所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面

A，在铝导线上取一个截面B，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的(

)A．电流相等B．电流不相等C．自由电子定向移动的速率相等D．自由电子定向移动的速率不相等图2－1－2部编本语文，部编本初中语文，部编本小学语文，部编本语文课件，部编本语文试卷，小学语文，小学数学，小学英语，小学试卷小学英语试卷，小学数学试卷，小学英语试卷，初中语文数学化学，政治历史，科学课件，试卷温：语文教材的总主编和主要编写人员是全国申报遴选、教育部聘任的，编写组主要由三部分人组成，一是学科专家，包括一些大学教授、作家和诗人，二是优秀的教研员和教师，三是人教社的编辑。前后参加编写组的有60多人，另外还有外围的各学科的咨询专家、学者，人数就更多了。“部编本”语文教材的编写从2012年3月8日正式启动，到现在4年多了。以往教材编制都由出版社来实施，请个主编，搭起班子，最多也就用一二年。教材编写经过复杂的程序，包括确定大纲和体例框架、拟定样张、选文、进入具体编写等。起始年级初稿出来后，先后经过14轮评审，还请100名基层的特级教师提意见，最后才提交给教育部。提升。仅做学习交流，谢谢！部编本语文，部编本初中语文，部编本小学语文，部编本语文课件，部编本语文试卷，小学语文，小学数学，小学英语，小学试卷小学英语试卷，小学数学试卷，小学英语试卷，初中语文数学化学，政治历史，科学课件，试卷温：语文教材的总主编和主要编写人员是全国申报遴选、教育部聘任的，编写组主要由三部分人组成，一是学科专家，包括一些大学教授、作家和诗人，二是优秀的教研员和教师，三是人教社的编辑。前后参加编写组的有60多人，另外还有外围的各学科的咨询专家、学者，人数就更多了。“部编本”语文教材的编写从2012年3月8日正式启动，到现在4年多了。以往教材编制都由出版社来实施，请个主编，搭起班子，最多也就用一二年。教材编写经过复杂的程序，包括确定大纲和体例框架、拟定样张、选文、进入具体编写等。起始年级初稿出来后，先后经过14轮评审，还请100名基层的特级教师提意见，最后才提交给教育部。提升。仅做学习交流，谢谢！语文：初一新生使用的是教育部编写的教材，也称“部编”教材。“部编本”是指由教育部直接组织编写的教材。“部编本”除了语文，还有德育和历史。现有的语文教材，小学有12种版本，初中有8种版本。这些版本现在也都做了修订，和“部编本”一同投入使用。“部编本”取代原来人教版，覆盖面比较广，小学约占50%，初中约占60%。今秋，小学一年级新生使用的是语文出版社的修订版教材，还是先学拼音，后学识字。政治：小学一年级学生使用的教材有两个版本，小学一年级和初一的政治教材不再叫《思想品德》，改名为《道德与法治》。历史：初一新生使用华师大版教材。历史教材最大的变化是不再按科技、思想、文化等专题进行内容设置，而是以时间为主线，按照历史发展的时间顺序进行设置。关于部编版，你知道多少？为什么要改版？跟小编一起来了解下吧！一新教材的五个变化一、入学以后先学一部分常用字，再开始学拼音。汉字是生活中经常碰到的，但拼音作为一个符号，在孩子们的生活中接触、使用都很少，教学顺序换一换，其实是更关注孩子们的需求了。先学一部分常用常见字，就是把孩子的生活、经历融入到学习中。二、第一册识字量减少，由400字减少到300字。第一单元先学40个常用字，比如“地”字，对孩子来说并不陌生，在童话书、绘本里可以看到，电视新闻里也有。而在以前，课文选用的一些结构简单的独体字，比如“叉”字，结构比较简单，但日常生活中用得不算多。新教材中，增大了常用常见字的比重，减少了一些和孩子生活联系不太紧密的汉字。三、新增“快乐阅读吧”栏目，引导学生开展课外阅读。教材第一单元的入学教育中，有一幅图是孩子们一起讨论《西游记》等故事，看得出来，语文学习越来越重视孩子的阅读表达，通过读故事、演故事、看故事等，提升阅读能力。入学教育中第一次提出阅读教育，把阅读习惯提升到和识字、写字同等重要的地位。四、新增“和大人一起读”栏目，激发学生的阅读兴趣，拓展课外阅读。有家长担心会不会增加家长负担，其实这个“大人”包含很多意思，可以是老师、爸妈、爷爷、奶奶、外公、外婆等，也可以是邻居家的小姐姐等。每个人讲述一个故事，表达是不一样的，有人比较精炼，有人比较口语化，儿童听到的故事不同，就会形成不同的语文素养。五、语文园地里，新增一个“书写提示”的栏目。写字是有规律的，一部分字有自己的写法，笔顺都有自己的规则，新教材要求写字的时候，就要了解一些字的写法。现在信息技术发展很快，孩子并不是只会打字就可以，写字也不能弱化。二为什么要先识字后学拼音？一位语文教研员说，孩子学语文是母语教育，他们在生活中已经认了很多字了，一年级的识字课可以和他们之前的生活有机结合起来。原先先拼音后识字，很多孩子觉得枯燥，学的时候感受不到拼音的用处。如果先接触汉字，小朋友在学拼音的过程中会觉得拼音是有用的，学好拼音是为了认识更多的汉字。还有一位小学语文老师说：“我刚刚教完一年级语文，先学拼音再识字，刚进校门的孩子上来就学，压力会比较大，很多孩子有挫败感，家长甚至很焦急。现在让一年级的孩子们先认简单的字，可以让刚入学的孩子们感受到学习的快乐，消除他们害怕甚至恐惧心理。我看了一下网上的新教材，字都比较简单，很多小朋友都认识。”语文：初一新生使用的是教育部编写的教材，也称“部编”教材。“部编本”是指由教育部直接组织编写的教材。“部编本”除了语文，还有德育和历史。现有的语文教材，小学有12种版本，初中有8种版本。这些版本现在也都做了修订，和“部编本”一同投入使用。“部编本”取代原来人教版，覆盖面比较广，小学约占50%，初中约占60%。今秋，小学一年级新生使用的是语文出版社的修订版教材，还是先学拼音，后学识字。政治：小学一年级学生使用的教材有两个版本，小学一年级和初一的政治教材不再叫《思想品德》，改名为《道德与法治》。历史：初一新生使用华师大版教材。历史教材最大的