编高二物理课堂教学课件 选修31恒定电流第一节 21

一、知识与技能1．理解电源的概念。2．掌握恒定电场和恒定电流的形成过程。二、过程与方法在理解恒定电流的基础上，会计算电流的大小并能灵活运用公式。三、情感、态度和价值观通过本节对电源、电流的学习，培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。1．恒定电场：

由稳定分布的电荷所产生的________的电场。在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都________时间变化，所以它的基本性质与静电场相同。在静电场中所讲的________、________及其与电场强度的关系等，在恒定电场中________。2．恒定电流：把________、________都不随时间变化的电流称为恒定电流。3．电流的强弱程度用________这个物理量来表示，电流________，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多，如果用I表示电流、q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量，则有q＝________。4．在国际单位制中，电流的单位是________，简称________，符号是________，1C＝1________。常用的电流单位还有mA和μA，则1mA＝________A,1μA＝________A。答案：1．稳定不随电势电势差同样适用2．大小方向3．电流越大It4．安培安A

A·s

10－3

10－6知识点1 电源1．定义：是把其他形式的能转化为电能的装置。2．作用：电路中导体两端的稳定电压是由电源提供的。电池、发电机等，都是电源。电源把其他形式的能量转化为电能。【例1】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持续地提供自由电荷B．电源的作用是能直接释放电能C．电源的作用就是保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流D．电源的作用就是使自由电荷运动起来【答案】B、C【解析】电源是把其他形式的能转化为电能的装置，它能够使电荷从一端移到另一端而使两端周围空间(包括导线之中)始终存在一定的电场，由于这个电场，导线中的自由电子就能不断地在静电力作用下由一端向另一端定向移动。因此，电路中的自由电荷并不是由电源提供，所以A错，B对，C对，D错。【思维点悟】电源的作用与抽水机相似，抽水机可以把水从低处抽到高处，而又由于重力作用水又能从高处流向低处，这样，水管中就有源源不断的水流了。知识点2 恒定电场1．定义：在导线中形成的恒定电场中，任何位置的电场强度都不随时间变化，其基本性质与静电场相同。2．形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。3．特点：任何位置的电场强度都不随时间发生变化。4．静电场与恒定电场的比较两种电场的共性：(1)它们都是物质的一种客观存在形式，都储存着电能；(2)它们对处于其中的电荷都有电场力的作用；(3)在这两种电场中移动电荷时相应的电场力一般都要做功。两种电场的区别：(1)导体中要建立稳恒电流就必须将导体与电源相连接，形成一闭合的回路。而静电场的建立只需要有电荷存在；(2)静电平衡状态下的导体内部场强为零，而在稳恒电流条件下导体内部可以带电；(3)在一般情况下，静电场的电场线并不是电荷运动的轨迹，但是导体中恒定电场的电场线就是电荷运动的轨迹。【例2】关于导线中的恒定电场，以下说法正确的是(

)A．恒定电场的方向沿导线的切线方向B．恒定电场中电荷是不流动的C．导体中任意两点的电势差为零D．恒定电场中，电场强度处处相等【答案】A【解析】导线中的恒定电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导线中的电场线保持和导线平行，故A正确。恒定电场中，各位置处电场强度保持不变，但不同位置却是不同的，故D错。电场中电荷是运动的，B错。有电场存在，就会有电势差，故C错。【思维点悟】恒定电流电路中的电场是稳定电场，即电路中的电荷分布是稳定的，但不是静态的绝对稳定，而是动态稳定，就电路中任一微元来讲，流走多少电荷，就有等量的电荷补充。知识点3 恒定电流1．电流的形成(1)电荷的定向移动形成电流。(2)回路中存在自由电荷是形成电流的内因，电压是导体中形成电流的外因。2．电流的方向规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，它与负电荷定向移动的方向相反。在电源外部的电路中，电流的方向是从电源的正极流向负极；在电源的内部，电流是从电源的负极流向正极。4．对电流的进一步理解(1)电流虽有方向，但不是矢量，是标量。运算遵循代数法则。(2)电流定义式I＝为单位时间通过某一横截面的电量，q只代入绝对值。电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向相同，q应为正、负电荷量绝对值之和。【例3】某电解池，如果在1s内共有5×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是(

)A．0

B．0.8AC．1.6A D．3.2A【答案】D【解析】本题主要运用电流公式求解，另外要注意电解液导体中形成电流的是正、负两种离子的定向移动。由于电解液中，是正、负两种离子的定向移动形成电流，故1s内流过某截面的电量为正、负离子所带电量的代数和，即q＝(5×1018×2＋1.0×1019)×1.6×10－19C＝3.2C故通过这个截面的电流为

A＝3.2A。【思维点悟】计算电流时，首先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，电量q为正、负离子电荷量绝对值之和。1．三种速率的比较三种速率比较内容电子定向移动的速率电子热运动的速率电流传导的速率物理意义电流就是由电荷的定向移动形成，电流I＝neSv，其中v就是电子定向移动的速率导体内部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等，故不能形成电流等于光速，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大小10－5

m/s105

m/s3×108

m/s说明：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同时定向移动，并不是电荷瞬间从电源运动到用电器。2．电流的微观表达式(1)推导：如图2－1－1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。图2－1－1(2)理解：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。【例4】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。已知电子的电荷量为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 (

)【答案】B神奇的人体电流人体任何一个细微的活动都与生物电有关。外界的刺激、心脏跳动、肌肉收缩、眼睛开闭、大脑思维等，都伴随着生物电的产生和变化。人体某一部位受到刺激后，感觉器官就会产生兴奋。兴奋沿着传入神经传到大脑，大脑便根据兴奋传来的信息作出反应，发出指令。然后传出神经将大脑的指令传给相关的效应器官，它会根据指令完成相应的动作。这一过程传递的信息——兴奋，就是生物电，也