二 1《電源和電流》課件(2)

1、第一節(jié)：電源和電流課時安排：第課時安排：第31、32課時課時第第31課時：新課教學課時：新課教學第第32課時：處理習題課時：處理習題1 1電源的定義電源的定義 電源是不斷把負電荷從正極搬運到負極從而維電源是不斷把負電荷從正極搬運到負極從而維持正負極之間存在一定電勢差的裝置。持正負極之間存在一定電勢差的裝置。2 2電源的作用電源的作用(1)(1)從電荷移動角度看從電荷移動角度看 電源的作用就是移送電荷，維持電源正、負極電源的作用就是移送電荷，維持電源正、負極間有一定的電勢差，從而保持電路中有持續(xù)電間有一定的電勢差，從而保持電路中有持續(xù)電流流一、電源 電源在內(nèi)部能把電子從正極電源在內(nèi)部能把電子從正

2、極A搬運到負極搬運到負極B，如，如圖所示圖所示(2)從能量轉化的角度看從能量轉化的角度看 搬運電荷的過程就是克服靜電力做功的過程，搬運電荷的過程就是克服靜電力做功的過程，是將其他形式的能轉化為電能的過程是將其他形式的能轉化為電能的過程 有電源不一定得到持續(xù)的電流，要得到持續(xù)的有電源不一定得到持續(xù)的電流，要得到持續(xù)的電流需要同時滿足兩個條件：電流需要同時滿足兩個條件：(1)電路中有電源電路中有電源(2)電路還必須是閉合的，即必須用導體將電源連電路還必須是閉合的，即必須用導體將電源連接起來接起來 所以只有電源，電路不閉合也不會有持續(xù)電所以只有電源，電路不閉合也不會有持續(xù)電流流注意：注意：1 1形成

3、形成 導線中的電場是由電源、導線等電路元件所積導線中的電場是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的合電場累的電荷共同形成的合電場2 2特點特點 導線內(nèi)的電場線和導線平行；電荷的分布是穩(wěn)導線內(nèi)的電場線和導線平行；電荷的分布是穩(wěn)定的；導線內(nèi)的電場是沿導線切線方向的穩(wěn)定定的；導線內(nèi)的電場是沿導線切線方向的穩(wěn)定電場電場 二、恒定電場3恒定電場與靜電場的關系恒定電場與靜電場的關系 在恒定電場中，任何位置的電場強度都不隨時在恒定電場中，任何位置的電場強度都不隨時間變化，其基本性質與靜電場相同在靜電場間變化，其基本性質與靜電場相同在靜電場中所學的電勢、電勢差及其與電場強度的關系，中所學的電勢、電勢差及

4、其與電場強度的關系，在恒定電場中同樣適用在恒定電場中同樣適用 (1)兩種電場的共性兩種電場的共性 它們都是物質的一種客觀存在形式，都儲存它們都是物質的一種客觀存在形式，都儲存著電能；著電能； 它們對處于其中的電荷都有靜電力的作用；它們對處于其中的電荷都有靜電力的作用； 在這兩種電場中移動電荷時相應的靜電力一在這兩種電場中移動電荷時相應的靜電力一般都要做功般都要做功(2)兩種電場的區(qū)別兩種電場的區(qū)別導體中要建立穩(wěn)恒電流就必須將導體與電源相導體中要建立穩(wěn)恒電流就必須將導體與電源相連接，形成一閉合的回路而靜電場的建立只連接，形成一閉合的回路而靜電場的建立只需要有電荷存在；需要有電荷存在；靜電平衡狀態(tài)

5、下的導體內(nèi)部場強為零，而在穩(wěn)靜電平衡狀態(tài)下的導體內(nèi)部場強為零，而在穩(wěn)恒電流條件下導體內(nèi)部場強不為零；恒電流條件下導體內(nèi)部場強不為零；在一般情況下，靜電場的電場線并不是電荷運在一般情況下，靜電場的電場線并不是電荷運動的軌跡線，但是導體中恒定電場的電場線就動的軌跡線，但是導體中恒定電場的電場線就是電荷運動的軌跡線是電荷運動的軌跡線(1)產(chǎn)生恒定電流的電路中的電場是合電場產(chǎn)生恒定電流的電路中的電場是合電場(E)，它由兩部分組成：一是電源的電場它由兩部分組成：一是電源的電場(E0)；二是；二是導線兩側的堆積電荷的電場導線兩側的堆積電荷的電場(E)(2)恒定電流電路中的電場是穩(wěn)定電場，即電路中恒定電流電

6、路中的電場是穩(wěn)定電場，即電路中的電荷分布是穩(wěn)定的，但不是靜態(tài)的絕對穩(wěn)定，的電荷分布是穩(wěn)定的，但不是靜態(tài)的絕對穩(wěn)定，而是動態(tài)穩(wěn)定，就電路中任一微元來講，流走而是動態(tài)穩(wěn)定，就電路中任一微元來講，流走多少電荷，就補充等量的電荷，所以不能認為多少電荷，就補充等量的電荷，所以不能認為恒定電場是勻強電場恒定電場是勻強電場注意：注意：1電流電流(1)電流的形成：電荷的定向移動形成電流電流的形成：電荷的定向移動形成電流(2)產(chǎn)生電流的條件產(chǎn)生電流的條件內(nèi)因：存在自由電荷內(nèi)因：存在自由電荷外因：導體兩端存在電勢差外因：導體兩端存在電勢差 導體兩端存在電壓時，導體內(nèi)建立了電場，導導體兩端存在電壓時，導體內(nèi)建立了電

7、場，導體中的自由電荷在電場力作用下發(fā)生定向移動，體中的自由電荷在電場力作用下發(fā)生定向移動，形成電流形成電流 三、三、恒定電流恒定電流(3)電流的方向：人們規(guī)定正電荷移動的方向為電電流的方向：人們規(guī)定正電荷移動的方向為電流的方向流的方向在金屬導體中，電流的方向與自由電子的定向在金屬導體中，電流的方向與自由電子的定向移動方向相反在電解液中，電流的方向與正移動方向相反在電解液中，電流的方向與正離子定向移動方向相同，與負離子定向移動方離子定向移動方向相同，與負離子定向移動方向相反向相反電流是標量電流是標量(4)電流的定義電流的定義定義：通過導體橫截面的電荷量定義：通過導體橫截面的電荷量q與通過這些與通

8、過這些電荷量所用時間電荷量所用時間t的比值的比值定義式：定義式：Iq/t.單位：在國際單位制中，電流的單位是安培，單位：在國際單位制中，電流的單位是安培，符號是符號是A，通常用的單位還有毫安、微安，通常用的單位還有毫安、微安，1 A103 mA106 A.(5)恒定電流：大小方向都不隨時間變化的電流稱恒定電流：大小方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流為恒定電流規(guī)律方法規(guī)律方法易錯點易錯點2電流的微觀表達式電流的微觀表達式 (1)建立模型：如圖所示，建立模型：如圖所示，AD表示粗細均勻的一表示粗細均勻的一段長為段長為l的導體，兩端加一定的電壓，導體中的的導體，兩端加一定的電壓，導體中的自由電荷沿

9、導體定向移動的速率為自由電荷沿導體定向移動的速率為v，設導體，設導體的橫截面積為的橫截面積為S，導體每單位體積內(nèi)的自由電，導體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為，每個自由電荷的電荷量為q.(3)結論：由此可見，從微觀上看，電流決定于導體結論：由此可見，從微觀上看，電流決定于導體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個自由電荷的電中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個自由電荷的電荷量、定向移動速率的大小，還與導體的橫截面荷量、定向移動速率的大小，還與導體的橫截面積有關積有關使用公式使用公式InqSv計算時，一定要注意以下幾點：計算時，一定要注意以下幾點：(1)各個物理量都要用國際單位各個物

10、理量都要用國際單位(2)正確理解各符號的意義，特別是正確理解各符號的意義，特別是n表示導體中表示導體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，v表示自由電荷定表示自由電荷定向移動速度的大小向移動速度的大小(3)若已知單位長度的自由電荷數(shù)為若已知單位長度的自由電荷數(shù)為n，則電流的，則電流的微觀表達式為微觀表達式為Inqv.注意：注意：3.導體內(nèi)三種速率的比較導體內(nèi)三種速率的比較 電流微觀表達式為電流微觀表達式為InqSv，其中，其中v表示電荷定表示電荷定向移動的速率實際上電荷的運動存在三種速向移動的速率實際上電荷的運動存在三種速率，下面對電荷的三種速率進行區(qū)別率，下面對電荷的三種速率進行

11、區(qū)別.自由電荷定自由電荷定向移動速率向移動速率自由電荷定向移動形成電流，其中電荷定自由電荷定向移動形成電流，其中電荷定向移動的速率一般為向移動的速率一般為105 m/s的數(shù)量級的數(shù)量級無規(guī)則熱無規(guī)則熱運動速率運動速率導體中的自由電子在不停地做無規(guī)則運動，導體中的自由電子在不停地做無規(guī)則運動，由于沿各個方向無規(guī)則運動的機會相等，由于沿各個方向無規(guī)則運動的機會相等，故不能形成電流常溫下自由電子熱運動故不能形成電流常溫下自由電子熱運動的速率的數(shù)量級為的速率的數(shù)量級為105 m/s電場傳播速電場傳播速率率(或電流或電流傳導速率傳導速率)等于光速，閉合開關的瞬間，電路中各處等于光速，閉合開關的瞬間，電路

12、中各處以真空中的光速以真空中的光速c形成恒定電場，在恒定電形成恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向移動，整個電路也幾乎同時同時開始定向移動，整個電路也幾乎同時形成了電流形成了電流 由由InqSv可以看出，同一段導體，橫截面積可以看出，同一段導體，橫截面積越大的位置，自由電荷定向移動的速率越小，越大的位置，自由電荷定向移動的速率越小，如圖所示如圖所示注意：注意：關于電流的概念，下列說法中正確的有關于電流的概念，下列說法中正確的有()A導體中有電荷運動就形成電流導體中有電荷運動就形成電流B電流是一個矢量，其方向就是正電荷定向移動的方

13、向電流是一個矢量，其方向就是正電荷定向移動的方向C在國際單位制中，電流是一個基本物理量，其單位安在國際單位制中，電流是一個基本物理量，其單位安培是基本單位培是基本單位D對于導體，只要其兩端電勢差為零，電流也必為零對于導體，只要其兩端電勢差為零，電流也必為零課堂訓練課堂訓練一、一、對電流的理解與辨析對電流的理解與辨析【解析解析】導體中有大量的自由電子，總在不停導體中有大量的自由電子，總在不停地做無規(guī)則運動，沒有定向運動，在一段時間地做無規(guī)則運動，沒有定向運動，在一段時間t內(nèi)，通過導體某一截面的電荷是雙向的，其數(shù)內(nèi)，通過導體某一截面的電荷是雙向的，其數(shù)值又是相等的，電流是值又是相等的，電流是0，故

14、，故A錯電流是一個錯電流是一個標量，因為其運算不符合矢量運算法則為了標量，因為其運算不符合矢量運算法則為了便于研究電流，人們規(guī)定正電荷定向移動的方便于研究電流，人們規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的正方向，以區(qū)別于負電荷的定向移向為電流的正方向，以區(qū)別于負電荷的定向移動，故動，故B錯在國際單位制中，共有七個基本錯在國際單位制中，共有七個基本量，電流是其中之一，故量，電流是其中之一，故C正確對于導體，正確對于導體，其兩端電勢差是其兩端電勢差是0時，導體內(nèi)無電場，電子不時，導體內(nèi)無電場，電子不能定向移動，故電流是能定向移動，故電流是0，D正確正確【答案答案】CD【方法總結方法總結】(1)導體內(nèi)電荷的

15、無規(guī)則運動與電荷的定向移動不導體內(nèi)電荷的無規(guī)則運動與電荷的定向移動不是一回事，導體兩端存在電勢差時，導體內(nèi)的是一回事，導體兩端存在電勢差時，導體內(nèi)的電荷才會定向移動，但電荷的無規(guī)則運動是不電荷才會定向移動，但電荷的無規(guī)則運動是不需要條件的需要條件的(2)電流是描述電流強弱的物理量，它有方向但為電流是描述電流強弱的物理量，它有方向但為標量習慣上規(guī)定正電荷定向移動的方向為電標量習慣上規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向流的方向練習一、練習一、以下說法正確的是以下說法正確的是()A只要有可以自由移動的電荷，就能存在持續(xù)只要有可以自由移動的電荷，就能存在持續(xù)電流電流B金屬導體內(nèi)的持續(xù)電流是自由電子在導

16、體內(nèi)金屬導體內(nèi)的持續(xù)電流是自由電子在導體內(nèi)的電場作用下形成的的電場作用下形成的C電流的傳導速率就是導體內(nèi)自由電子的定向電流的傳導速率就是導體內(nèi)自由電子的定向移動速率移動速率D在金屬導體內(nèi)當自由電子定向移動時，它們在金屬導體內(nèi)當自由電子定向移動時，它們的熱運動就消失了的熱運動就消失了 解析：解析：要有持續(xù)電流必須有持續(xù)的電壓，要有持續(xù)電流必須有持續(xù)的電壓，A不對；不對；導體中形成電流的原因是導體兩端加上電壓，導體中形成電流的原因是導體兩端加上電壓，于是在導體內(nèi)形成了電場，導體內(nèi)的自由電子于是在導體內(nèi)形成了電場，導體內(nèi)的自由電子將在電場力作用下定向移動，形成電流，將在電場力作用下定向移動，形成電流

17、，B正正確；電流的傳導速度等于光速，電子定向移動確；電流的傳導速度等于光速，電子定向移動的速率很小，的速率很小，C不對；在形成電流時電子定向不對；在形成電流時電子定向移動，但是熱運動并沒有消失，其實電子仍然移動，但是熱運動并沒有消失，其實電子仍然做無規(guī)則的熱運動，做無規(guī)則的熱運動，D不對不對答案：答案：B如果導線中的電流為如果導線中的電流為1 mA，那么，那么1 s內(nèi)通過導體內(nèi)通過導體橫截面的自由電子數(shù)是多少？若橫截面的自由電子數(shù)是多少？若“220 V60W”的白熾燈正常發(fā)光時的電流為的白熾燈正常發(fā)光時的電流為273 mA，則，則20 s內(nèi)通過燈絲的橫截面的電子數(shù)目是多少個？內(nèi)通過燈絲的橫截面

18、的電子數(shù)目是多少個？【分析分析】根據(jù)公式根據(jù)公式qIt計算，注意單位的統(tǒng)一，計算，注意單位的統(tǒng)一，記住每個電子所帶電荷量記住每個電子所帶電荷量e1.61019 C.2.電流大小的計算方法電流大小的計算方法【答案答案】6.2510153.41019 【方法總結方法總結】(1)認真審題，明確導電的是什么粒子認真審題，明確導電的是什么粒子(2)由題設條件求出時間由題設條件求出時間t內(nèi)通過某一橫截面的電荷內(nèi)通過某一橫截面的電荷量量q.注意若有正、負電荷同時通過某一橫截面注意若有正、負電荷同時通過某一橫截面時，那么在一段時間內(nèi)通過這一橫截面的電荷時，那么在一段時間內(nèi)通過這一橫截面的電荷量等于正、負電荷電

19、荷量的絕對值之和量等于正、負電荷電荷量的絕對值之和(3)由定義式由定義式Iq/t求出電流大小求出電流大小 練習二、練習二、如圖所示，在如圖所示，在NaCl溶液中，正、負電荷溶液中，正、負電荷定向移動，方向如圖所示，若測得定向移動，方向如圖所示，若測得2 s內(nèi)有內(nèi)有1.01018個個Na和和1.01018個個Cl通過溶液內(nèi)部的通過溶液內(nèi)部的橫截面橫截面M，試問：溶液中的電流方向如何？電流，試問：溶液中的電流方向如何？電流多大？多大？解析：解析：NaCl溶液導電是靠自由移動的溶液導電是靠自由移動的Na和和Cl，它，它們在電場力作用下向相反方向運動因為電流方向們在電場力作用下向相反方向運動因為電流方

20、向規(guī)定為正電荷定向移動的方向，故溶液中電流方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向，故溶液中電流方向與與Na定向移動方向相同，即由定向移動方向相同，即由A指向指向B. Na和和Cl都是一價離子，每個離子的電荷量為都是一價離子，每個離子的電荷量為e1.61019 C，NaCl溶液導電時，溶液導電時，Na由由A向向B定向定向移動，移動，Cl由由B向向A運動，運動， 答案：答案：溶液中的電流大小為溶液中的電流大小為0.16 A，方向由，方向由A指向指向B. 一段粗細均勻的金屬導體的橫截面積是一段粗細均勻的金屬導體的橫截面積是S，導體單位，導體單位長度內(nèi)的自由電子數(shù)為長度內(nèi)的自由電子數(shù)為n，金屬內(nèi)的，金屬內(nèi)的1

21、個自由電子所帶個自由電子所帶的電荷量為的電荷量為e，自由電子做無規(guī)則熱運動的速率為，自由電子做無規(guī)則熱運動的速率為v0，導體中通過的電流為導體中通過的電流為I.則下列說法中正確的是則下列說法中正確的是() 3.電流的微觀計算方法【答案答案】D 【方法總結】【方法總結】 理解理解InqSv各物理量的含義是解決此類問題各物理量的含義是解決此類問題的關鍵的關鍵n為單位體積內(nèi)自由電荷的個數(shù)，為單位體積內(nèi)自由電荷的個數(shù)，v為為導體中的自由電荷定向移動的速率，導體中的自由電荷定向移動的速率，S為導體為導體的橫截面積，的橫截面積，q為每個自由電荷的電荷量為每個自由電荷的電荷量練習三、練習三、一根橫截面積為一

22、根橫截面積為S S的均勻長直橡膠棒上的均勻長直橡膠棒上均勻帶有負電荷，每米電荷量為均勻帶有負電荷，每米電荷量為q q，當此棒沿，當此棒沿軸線方向做速度為軸線方向做速度為v v的勻速直線運動時，由于的勻速直線運動時，由于棒運動而形成的等效電流大小為棒運動而形成的等效電流大小為( () ) A AqvqvB Bq q/ /v v C CqvSqvSD Dqvqv/ /S S答案：答案：A 總結：總結：1.關于電源的作用，下列說法正確的是關于電源的作用，下列說法正確的是()A電源的作用是為電路持續(xù)地提供自由電荷電源的作用是為電路持續(xù)地提供自由電荷B電源的作用是能直接釋放電能電源的作用是能直接釋放電能C電源的作用就是保持導體兩端的電壓，使電電源的作用就是保持導體兩端的電壓，使電路中有持續(xù)的電流路中有持續(xù)的電流D電源的作用就是使自由電荷運動起來電源的作用就是使自由電荷運動起來課堂練習課堂練習 解析：解析：電源是提供能量的裝置，電源供電的過電源是提供能量的裝置，電源供電的過程就是將其他形式的能轉化為電能的過程，故程就是將其他形式的能轉化為電能的過程，故A、B錯誤；電源能使導體兩端保持穩(wěn)定的電壓，錯誤；