版选修3_1.pptx

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1、1 电源和电流,知识自学,自我检测,一、电源 阅读教材第41页“电源”部分,理解形成电流的条件和电源的作用。 1.有A、B两个导体,分别带正、负电荷。如果在它们之间连接一条导线R,回答下列问题。,(1)用导线连接后,电荷怎样移动? 答案:导线中移动是自由电子,故导体B上负电荷流向导体A。电流的方向是正电荷移动的方向,与负电荷移动的方向相反,故电流由A流向B。 (2)用导线连接后会有电流,为什么电流只是瞬时的? 答案:由于电荷的定向移动,两导体很快达到静电平衡,成为一个等势体,所以导线中的电流只是瞬时的。,知识自学,自我检测,2.形成持续电流的条件:一是要有自由移动的电荷,二是导体两端要有持续的

2、电势差。 3.电源的作用:电源能把负电荷由正极搬运到负极,保持正、负极之间有稳定的电势差。,知识自学,自我检测,二、恒定电流 阅读教材第41页“恒定电流”部分,了解什么是恒定电场、恒定电流的概念,理解电流的定义。 1.恒定电场:由稳定分布的电荷产生的稳定的电场。 2.恒定电场和静电场的关系:恒定电场和静电场一样,在任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化。在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系,在恒定电场中同样适用。 3.恒定电流及其产生条件:大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。在恒定电场作用下产生的电流才是恒定电流。,知识自学,自我检测,4.电流:(1)物理意义:表示电流

3、强弱的物理量。 (2)定义:通过导体横截面的电荷量与所用时间的比值。(4)单位:国际单位制单位是安培,简称安,符号是A,属于基本单位;常用单位还有毫安(mA)、微安(A);它们的关系是1 A=103 mA=106 A。 (5)方向:正电荷定向移动方向为电流方向。 (6)矢标性:电流有方向,但属于标量。,知识自学,自我检测,1.正误判断。 (1)电源能把自由电子从正极搬运到负极。 ( ) 解析:电源把电子从电源正极“搬运”到负极,以增加其电势能。 答案: (2)因为电流有大小又有方向,所以电流是矢量。 ( ) 解析:电流虽然有方向,但不是矢量,其运算遵从代数法则。 答案: (3)通过导体截面的电

4、荷量越多,电流越大。 ( ) 解析:由 知I还与t有关,q大I不一定大。 答案: (4)电流的方向与电荷定向移动的方向相同。 ( ) 解析:电流的方向与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反。 答案:,知识自学,自我检测,2.(多选)关于电流,下列叙述正确的是( ) A.只要将导体置于电场中,导体内就有持续的电流 B.电源的作用是使电路中有持续的电流 C.导体内没有电流,说明导体内部的电荷没有移动 D.恒定电流是由恒定电场产生的 解析:电流有瞬时电流和恒定电流之分,瞬时电流是电荷的瞬时定向移动形成的,而恒定电流是在导体两端加稳定的电压时形成的,电源的作用就是在导体两端加上稳定的电

5、压,从而在导体内部形成电场而产生持续的电流,选项B、D正确。 答案:BD,探究一,探究二,当堂检测,问题探究,名师精讲,典例剖析,电流表达式 及电流的方向 1.电荷的定向移动形成电流,如何描述电流的强弱? 2.电流可能是正电荷或负电荷定向移动形成的,也可能正、负电荷同时向相反的方向定向移动形成的,人们是如何规定电流的方向的? 要点提示:1.利用单位时间内通过导体横截面的电荷量描述电流的强弱。 2.规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,【例题1】如图所示,在NaCl溶液中,正、负电荷

6、定向移动,方向如图所示,若测得2 s内有1.01018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M,试问:溶液中的电流方向如何?电流多大?,【思考问题】 1.电流的方向是怎样规定的? 答案:电流的方向规定为正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的反方向。 2.Na+和Cl-在溶液中移动的方向是否相同?它们移动而产生的电流方向是否相同? 答案:Na+和Cl-受到的电场力方向相反,移动的方向相反,形成的电流方向相同。,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,解析:NaCl溶液导电是靠自由移动的Na+和Cl-,它们在电场力作用下向相反方向运动。溶液中电流方向与Na+定向移动方向相同,即由A指

7、向B。 Na+和Cl-都是一价离子,每个离子的电荷量为e=1.610-19 C,NaCl溶液导电时,Na+由A向B定向移动,Cl-由B向A运动,负离子的运动可以等效地看作正离子沿相反方向的运动,所以每秒通过M横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和,答案:溶液中的电流大小为0.16 A,方向由A指向B。,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,电流的微观表达式 如图所示,AD表示粗细均匀的一段长为l的导体,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,

8、每个自由电荷的电荷量为q。(1)AD导体中有多少个自由电荷?总电荷量是多少? (2)这些电荷都通过横截面D所需的时间是多少? (3)导体AD中的电流是多大?,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,对电流微观表达式和三种速率的理解 (1)从微观上看,电流取决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。 (2)电流的微观表达式:I=nqvS。式中n为导体中单位体积内的自由电荷数、q为每个自由电荷的电荷量、v为自由电荷定向移动速率,S为导体的横截面积。,探究一,探究二,问题

9、探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,(3)三种速率的比较 电子定向移动速率:电子在金属导体中的平均运动速率,也是公式I=neSv的v,大小约为10-5 m/s。 电流的传导速率:电流在导体中的传导速率等于光速,为3108 m/s。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。 电子热运动速率:电子做无规则热运动的速率,大小约为105 m/s。由于热运动向各个方向运动的机会相等,故此运动不能形成电流。库仑力就是力,一定遵守力的所有规律。,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,【例题2】 (多选)有一横截面积为S

10、的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为q,此时电子定向移动的速率为v,在t时间内,通过导线横截面的自由电子数可表示为( ),【思考问题】 1.t时间内通过导线横截面的自由电子数如何求解?,2.题中A、B选项和C、D选项相比,你有何发现?,探究一,探究二,问题探究,名师精讲,典例剖析,当堂检测,解析:t时间内,通过导线横截面的自由电子数 ,故选项C正确。又I=nqSv代入上式得N=nvSt。故选项A正确。 答案:AC使用公式I=neSv进行计算时的注意事项 (1)各个物理量都要用国际单位制单位。 (2)正确理解各符号的意义,特别是n表示导体中单位体积内的

11、自由电荷数,v表示自由电荷定向移动速度的大小。 (3)若已知单位长度的自由电荷数为n,则电流的微观表达式为I=nev。,当堂检测,探究一,探究二,1,2,3,1. (多选)在由电源、导线等电路元件所组成的电路中,以下说法正确的是( ) A.导线中的电场强度处处为零 B.导线中的电场强度方向跟导线方向平行 C.导线处于静电平衡状态 D.导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低 解析:在电源和导线等电路元件所积累的电荷的共同作用下,垂直导线方向的电场相互抵消,在导线中形成了沿导线方向的电场,即导线中的电场强度方向跟导线方向平行,A错误,B正确;导线内有电场,说明导线不处于静电平衡状态,C错误;沿电场方向电势逐渐降低,电场方向就是正电荷的受力方向,也就是电流的方向,即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低,D正确。 答案:BD,探究一,探究二,1,2,3,当堂检测,2. 电路中有一电阻,通过电阻的电流为5 A,当通电5 min时,通过电阻横截面的电子数为( ) A.1 500 B.9.3751019 C.9.3751021 D.9.3751020 解析:q=It, 答案:C,探究一,探究二,1,2,3,当堂检测,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,每个自由电子的电荷量为e,今有一根横截面积为S的铜导线,通过电流为I时,电子定向移动的平均速率为( ),