物理：第1節(jié) 電源和電流 課件(人教版選修3-1)

1、第一節(jié)電源和電流第一節(jié)電源和電流課標(biāo)定位課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解形成電流的條件，知道電源的了解形成電流的條件，知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)，初步體會(huì)動(dòng)作用和導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)，初步體會(huì)動(dòng)態(tài)平衡的思想態(tài)平衡的思想2理解電流的定義，知道電流的單位、方向的理解電流的定義，知道電流的單位、方向的規(guī)定；理解恒定電流，會(huì)用公式規(guī)定；理解恒定電流，會(huì)用公式qIt分析相關(guān)問(wèn)題分析相關(guān)問(wèn)題3能從微觀的角度理解導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)能從微觀的角度理解導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)與電流之間的關(guān)系與電流之間的關(guān)系 重點(diǎn)難點(diǎn)：導(dǎo)體中電流的形成原因重點(diǎn)難點(diǎn)：導(dǎo)體中電流的形成原因一、電源一、電源使電路中保持使電路中保

2、持_的電流，能把的電流，能把_從一個(gè)位置從一個(gè)位置搬運(yùn)到另一位置的裝置就是電源搬運(yùn)到另一位置的裝置就是電源二、恒定電場(chǎng)二、恒定電場(chǎng)1導(dǎo)線中的電場(chǎng)是由導(dǎo)線中的電場(chǎng)是由_等電路元件等電路元件所積累的電荷共同形成的所積累的電荷共同形成的2盡管這些電荷在運(yùn)動(dòng)，但電荷的分布是盡管這些電荷在運(yùn)動(dòng)，但電荷的分布是_的，這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的的，這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的_的電的電場(chǎng)，稱為恒定電場(chǎng)場(chǎng)，稱為恒定電場(chǎng)持續(xù)持續(xù)電子電子電源、導(dǎo)線電源、導(dǎo)線穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定三、恒定電流三、恒定電流1把把_、_都不隨時(shí)間變化的電流稱都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流為恒定電流2電流：電流：(1)定義：通過(guò)導(dǎo)體橫截面

3、的定義：通過(guò)導(dǎo)體橫截面的_與通過(guò)這些電荷量所用與通過(guò)這些電荷量所用_的比值，叫做電的比值，叫做電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱電流流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱電流(2)公式表達(dá)：公式表達(dá)： I_.大小大小方向方向電荷量電荷量時(shí)間時(shí)間(3)單位：在國(guó)際單位制中是單位：在國(guó)際單位制中是_，簡(jiǎn)稱安，符，簡(jiǎn)稱安，符號(hào)是號(hào)是A.更小的單位還有更小的單位還有_ (mA)、_ (A)，換算，換算關(guān)系為：關(guān)系為：1 A103 mA106 A.(4)物理意義：表示電流物理意義：表示電流_的物理量的物理量(5)標(biāo)量：電流雖然有方向，但不是矢量，不符合標(biāo)量：電流雖然有方向，但不是矢量，不符合矢量對(duì)方向的要求電流的方向是這樣規(guī)定的：矢量對(duì)方向的要求電

4、流的方向是這樣規(guī)定的：導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)_定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较蚨ㄏ蛞苿?dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较虬才喟才嗪涟埠涟参参矎?qiáng)弱強(qiáng)弱正電荷正電荷思考感悟思考感悟在電解液和金屬導(dǎo)體中都可以形成電流，它們形在電解液和金屬導(dǎo)體中都可以形成電流，它們形成電流時(shí)有什么不同？成電流時(shí)有什么不同？提示：提示：金屬導(dǎo)體中是自由電子定向移動(dòng)形成電流，金屬導(dǎo)體中是自由電子定向移動(dòng)形成電流，而電解液中是正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流而電解液中是正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破特別提醒：特別提醒：計(jì)算電流時(shí)，首先要分清形成電計(jì)算電流時(shí)，首先要分清形成電流的電荷種類，是只有正電荷或負(fù)電荷，還流的電荷種類，是只有正電荷

5、或負(fù)電荷，還是正、負(fù)離子同時(shí)存在其次要注意計(jì)算電是正、負(fù)離子同時(shí)存在其次要注意計(jì)算電流大小時(shí)，只需代入電量的絕對(duì)值另外公流大小時(shí)，只需代入電量的絕對(duì)值另外公式是式是Iq/t而不是而不是Iq/(St)即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)1某電解池中，若在某電解池中，若在2 s內(nèi)有內(nèi)有1.01019個(gè)二價(jià)正個(gè)二價(jià)正離子和離子和2.01019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某截面，那個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某截面，那么通過(guò)這個(gè)截面的電流是么通過(guò)這個(gè)截面的電流是()A0B0.8 AC1.6 A D3.2 A二、電流的微觀表達(dá)式二、電流的微觀表達(dá)式1建立模型：如圖建立模型：如圖211所示，所示，AD表示粗

6、細(xì)均表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體勻的一段導(dǎo)體l，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為每個(gè)自由電荷的電荷量為q.圖圖211三、三種速率的比較三、三種速率的比較1電子定向移動(dòng)的速率電子定向移動(dòng)的速率(1)物理意義：電流就是由電荷的定向移動(dòng)形成，物理意義：電流就是由電荷的定向移動(dòng)形成，電流電流IneSv，其中，其中v就是電子定向移動(dòng)的速率，就是電子定向移動(dòng)的速率，一般為一般為105 m/s的數(shù)量級(jí)

7、的數(shù)量級(jí)(2)大小：大?。?05 m/s2電子熱運(yùn)動(dòng)的速率電子熱運(yùn)動(dòng)的速率(1)物理意義：構(gòu)成導(dǎo)體的電子在不停地做無(wú)規(guī)物理意義：構(gòu)成導(dǎo)體的電子在不停地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，由于熱運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相則熱運(yùn)動(dòng)，由于熱運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等，故不能形成電流，常溫下電子熱運(yùn)動(dòng)的速率等，故不能形成電流，常溫下電子熱運(yùn)動(dòng)的速率數(shù)量級(jí)為數(shù)量級(jí)為105 m/s.(2)大小：大?。?05 m/s3電流傳導(dǎo)的速率電流傳導(dǎo)的速率(1)物理意義：等于光速，閉合開關(guān)的瞬間，電路物理意義：等于光速，閉合開關(guān)的瞬間，電路中各處以真空中光速中各處以真空中光速c建立恒定電場(chǎng)，在恒定電建立恒定電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電

8、路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開場(chǎng)的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開始定向移動(dòng)，整個(gè)電路也幾乎同時(shí)形成了電流始定向移動(dòng)，整個(gè)電路也幾乎同時(shí)形成了電流(2)大?。捍笮。?108 m/s特別提醒：特別提醒：由于電荷定向移動(dòng)的速率很小，所以由于電荷定向移動(dòng)的速率很小，所以當(dāng)電路閉合后，電荷并不是瞬間從電源運(yùn)動(dòng)到用當(dāng)電路閉合后，電荷并不是瞬間從電源運(yùn)動(dòng)到用電器，而是瞬間在系統(tǒng)中形成電場(chǎng)，使導(dǎo)體中所電器，而是瞬間在系統(tǒng)中形成電場(chǎng)，使導(dǎo)體中所有自由電荷同時(shí)做定向移動(dòng)形成電流有自由電荷同時(shí)做定向移動(dòng)形成電流即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)2以下說(shuō)法正確的是以下說(shuō)法正確的是()A只

9、要有可以自由移動(dòng)的電荷，就存在持續(xù)電流只要有可以自由移動(dòng)的電荷，就存在持續(xù)電流B金屬導(dǎo)體內(nèi)的持續(xù)電流是自由電子在導(dǎo)體內(nèi)的金屬導(dǎo)體內(nèi)的持續(xù)電流是自由電子在導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)作用下形成的電場(chǎng)作用下形成的C電流的傳導(dǎo)速率就是導(dǎo)體內(nèi)自由電子的定向移電流的傳導(dǎo)速率就是導(dǎo)體內(nèi)自由電子的定向移動(dòng)速率動(dòng)速率D在金屬導(dǎo)體內(nèi)當(dāng)自由電子定向移動(dòng)時(shí)，它們的在金屬導(dǎo)體內(nèi)當(dāng)自由電子定向移動(dòng)時(shí)，它們的熱運(yùn)動(dòng)就消失了熱運(yùn)動(dòng)就消失了解析：解析：選選B.要有持續(xù)電流必須有電壓，要有持續(xù)電流必須有電壓，A不不對(duì)導(dǎo)體中形成電流的原因是在導(dǎo)體兩端加上對(duì)導(dǎo)體中形成電流的原因是在導(dǎo)體兩端加上電壓，于是在導(dǎo)體內(nèi)形成了電場(chǎng)，導(dǎo)體內(nèi)的自電壓，于是在導(dǎo)

10、體內(nèi)形成了電場(chǎng)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)形成電流，由電子在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)形成電流，B 正確電流的傳導(dǎo)速率等于光速，電子定向移正確電流的傳導(dǎo)速率等于光速，電子定向移動(dòng)的速率很小，動(dòng)的速率很小，C不對(duì)在形成電流時(shí)電子定不對(duì)在形成電流時(shí)電子定向移動(dòng)，并不是熱運(yùn)動(dòng)就消失了，其實(shí)電子仍向移動(dòng)，并不是熱運(yùn)動(dòng)就消失了，其實(shí)電子仍然做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，然做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，D不對(duì)不對(duì)課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練對(duì)電流的理解和計(jì)算對(duì)電流的理解和計(jì)算 如果導(dǎo)線中的電流為如果導(dǎo)線中的電流為1 mA，那么，那么1 s內(nèi)通過(guò)內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)是多少？若導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)是多少？若“220 V6

11、0 W”的白熾燈正常發(fā)光時(shí)的電流為的白熾燈正常發(fā)光時(shí)的電流為273 mA，則，則20 s 內(nèi)通過(guò)燈絲的橫截面的電子數(shù)目是多少個(gè)？?jī)?nèi)通過(guò)燈絲的橫截面的電子數(shù)目是多少個(gè)？【思路點(diǎn)撥】【思路點(diǎn)撥】根據(jù)公式根據(jù)公式qIt計(jì)算，注意單位的計(jì)算，注意單位的統(tǒng)一，記住每個(gè)電子所帶電荷量統(tǒng)一，記住每個(gè)電子所帶電荷量e1.61019 C.【答案答案】6.251015個(gè)個(gè)3.41019個(gè)個(gè)【借題發(fā)揮借題發(fā)揮】(1)金屬導(dǎo)體中導(dǎo)電的是自由電子，金屬導(dǎo)體中導(dǎo)電的是自由電子，自由電子所帶電荷量自由電子所帶電荷量e1.61019 C.(2)當(dāng)自由電子定向移動(dòng)通過(guò)導(dǎo)體橫截面時(shí)，若通當(dāng)自由電子定向移動(dòng)通過(guò)導(dǎo)體橫截面時(shí)，若通過(guò)

12、的自由電子個(gè)數(shù)為過(guò)的自由電子個(gè)數(shù)為 n，則，則 qItne.變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1一硫酸銅電解槽的橫截面積為一硫酸銅電解槽的橫截面積為2 m2，在在0.04 s 內(nèi)若相向通過(guò)同一橫截面的銅離子和硫內(nèi)若相向通過(guò)同一橫截面的銅離子和硫酸根離子分別為酸根離子分別為5.625 1018個(gè)和個(gè)和4.7351018個(gè)，個(gè)，則電解槽中的電流是多大？方向如何？則電解槽中的電流是多大？方向如何？答案答案：83 A方向與銅離子定向移動(dòng)的方向相同方向與銅離子定向移動(dòng)的方向相同 半徑為半徑為 R R 的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過(guò)圓心，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所

13、在平面且通過(guò)圓心的軸以角速率的軸以角速率沿逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則由環(huán)產(chǎn)生沿逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流方向沿什么方向？電流多大？的等效電流方向沿什么方向？電流多大？【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】不管是否真的形成電流，假想成不管是否真的形成電流，假想成形成電流然后依據(jù)電流的定義式求得電流大小形成電流然后依據(jù)電流的定義式求得電流大小等效電流問(wèn)題等效電流問(wèn)題【答案】【答案】見精講精析見精講精析變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2半徑為半徑為 R R 的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過(guò)圓心的軸以角速度過(guò)圓心的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則由

14、環(huán)產(chǎn)生的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流應(yīng)有等效電流應(yīng)有()A若若不變而使電荷量不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉?lái)的變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則電倍，則電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍倍B若電荷量若電荷量Q不變而使不變而使變?yōu)樵瓉?lái)的變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則電倍，則電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍倍C若使若使、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變大大，電流將變大D若使若使、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變小大，電流將變小電流微觀表達(dá)式電流微觀表達(dá)式InqSv 的應(yīng)用的應(yīng)用【答案答案】AC【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】在電流的微觀表達(dá)式在電流的微觀表達(dá)式InqSv中，中，n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，是由導(dǎo)體本為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，是由導(dǎo)體本身的材料決定的，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面的大身的材料決定的，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面的大小無(wú)關(guān)小無(wú)關(guān)變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3(2011年包集高二檢測(cè)年包集高二檢測(cè))如圖如圖212所示，將左邊的銅導(dǎo)線與右邊的鋁導(dǎo)線連接起來(lái)，所示，將左邊的銅導(dǎo)線與右邊的鋁導(dǎo)線連接起來(lái)，已知鋁導(dǎo)線