高中物理電源和電流學(xué)案新人教版選修

1、第1頁共1頁高中物理電源和電流學(xué)案新人教版選修新人教版選修3-1學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1、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、2、理解電流的定義，知道電流的單位、方向的確定，會用公 式q = It分析相關(guān)問題、知識儲備1、電場中兩點間電勢的差值叫這兩點間的,也叫電 壓、在勻強(qiáng)電場中電勢差和電場強(qiáng)度之間的關(guān)系為E=、2、正電 荷在電場中受靜電力作用會從 電勢向 電勢運動、負(fù)電荷 在電場中受靜電力作用會由電勢向電勢運動、課前自主 預(yù)習(xí)一、電源1、帶正、負(fù)電荷的導(dǎo)體通過導(dǎo)線放電只能形成瞬間的電流： 如圖1所示，當(dāng)用導(dǎo)線連接帶正、負(fù)電荷的導(dǎo)體A、B時，導(dǎo)線中的自由電子便會在靜電力的作用下沿導(dǎo)

2、線做 定向移動，帶負(fù)電的導(dǎo)體B 電子，帶正電的導(dǎo)體A 電子，周圍電場迅速減弱，兩導(dǎo)體間的電勢差很快消失，電流是 的、圖12、電源能給電路提供持續(xù)的電流：在兩個導(dǎo)體間加一個裝 置P,如圖2所示，它能源源不斷地把經(jīng)導(dǎo)線流到A的電子取走， 補(bǔ)充給B,使A、B始終保持一定數(shù)量的正、負(fù)電荷，A、B周圍空間始終存在一定的,A、B之間始終保持一定的、這樣電路就始終保持持續(xù) 的,這種搬運電荷的裝置P就是、圖2二、恒定電場導(dǎo)線內(nèi)的電場，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所 積累的 共同形成的、盡管這些電荷也在運動，但有的流走了，另外的又來補(bǔ)充，形成一種 平衡，這樣的分布是穩(wěn)定的，形成的 也是穩(wěn)定的，不隨時間而改變，稱為恒

3、定電場、三、恒定電流1、恒定電流：由于恒定電場的作用，電路中的電流保持恒 定、我們把 都不隨時間變化的電流稱為恒定電流、2、電流：（1）定義：通過導(dǎo)體截面的 與通過這些電荷量所用 的比值，叫做電流強(qiáng)度，簡稱電流、（2）公式表達(dá)：1 =,或?qū)懗呻姾闪康谋磉_(dá)式：、（3）單位：在國 際單位制中是,簡稱安，符號是A、更小的單位還有 （mA）、（uA）,換算關(guān) 系為：1 A=103 mA = 106 nA、課內(nèi)探究【問題一】要點提煉1、要使電路中保持持續(xù)的電流，電路兩端之間要有一定的、2、電源的作用：維持電路兩端始終有一定的,使電路中保持、【問題二】導(dǎo)線內(nèi)的電場，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共

4、同形成的、這些電荷也在運動，電荷的分布卻是穩(wěn)定的，這是為 什么？要點提煉1、由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場，稱為、2、在恒定電場中，任何位置的電場強(qiáng)度都不隨時 間變化，所以它的基本性質(zhì)與 相同、在靜電場中所講的電勢、電勢差及其與電場強(qiáng)度的關(guān)系等，在恒定電場中【問題三】1、什么樣的電流被稱為恒定電流？2、我們用什么物理量來描述電流的強(qiáng)弱程度？要點提煉1、我們把 都不隨時間變化的電流稱為恒定電流、2、是描述電流強(qiáng)弱的物理量，其單位是,電荷 量口=、針對訓(xùn)練：在金屬導(dǎo)體中，若10s內(nèi)通過橫截面 的電量為10C,則導(dǎo)體中的電流為;【問題四】在一段公路上，一排均勻間隔的汽車在一速度v=5m/s的速

5、度行駛，每10nl有3輛車，問你站在某個路邊某個位置，看到的 車流量是多少？（即單位時間內(nèi)通過的車輛）在加有電壓的一 段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體AD上選取兩個截面B和C,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積 為S、導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個電荷的電荷量為 q,電荷的定向移動速率為v ,求導(dǎo)體AD電流。請同學(xué)們看書本上的例題【問題五】一排均勻間隔的汽車在等綠燈，第一輛車和最后一輛車間 隔是100m,汽車開動的時候速度為5m/s, “車流”是經(jīng)過20s傳 到最后一輛車那里，還是？如果認(rèn)為電子的定向運動速率就是 電流的傳導(dǎo)速率，和我們的生活經(jīng)驗是否相符？怎樣解釋？課后鞏固練習(xí)（用時25分鐘）1 （多）下列關(guān)于電源的

6、說法正確的是（）A、電源就是電壓B、電源的作用是使電源的正負(fù)極保持一定量的正、負(fù)電荷， 維持一定的電勢差C、與電源相連的導(dǎo)線中的電場是由電源正、負(fù)極上的電荷形 成的D、在電源內(nèi)部正電荷由負(fù)極流向正極，負(fù)電荷由正極流向負(fù) 極2、關(guān)于電流，下列說法正確的是（）A、只要將導(dǎo)體置于電場中，導(dǎo)體中就有持續(xù)的電流B、電源的作用是使電路中有持續(xù)的電流C、導(dǎo)體中沒有電流，就說明導(dǎo)體內(nèi)部的電荷沒有移動D、導(dǎo)體中的電流是由電荷的定向移動形成的電路中有一電 阻，通過電阻的電流為5 A,當(dāng)通電5分鐘時，通過電阻橫截面的 電子數(shù)為（）1500 個9、 3751019 個9、 3751021 個9、 3751020 個3

7、、（多）關(guān)于電流的概念，下列說法正確的是（）A、通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流越大B、電子定向移動的速率越大，電流越大C、單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體某橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電 流越大D、電流的傳導(dǎo)速率越大，電流越大4、有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的橫截面積是乙的兩倍，而單位時間 內(nèi)通過乙橫截面的電荷量是甲的2倍，下列說法中正確的是（）A、通過甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同B、通過乙導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的2倍C、乙導(dǎo)體中自由電荷定向移動的速率是甲導(dǎo)體的2倍D、甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動的速率大小相同5、某電解池中，若在2 s內(nèi)各有1、01019個二價正離子和2、01019個一價負(fù)離子通過某截面，那么通過這個截面

8、的電 流是（）A、00、 8A1、 6A3、 2A6、電子的繞核運動可等效為環(huán)形電流、若氫原子中的電子以 速率v在半徑為r的軌道上運動，用e表示電子的電荷量，則其 等效電流等于多少？7、（選做）（多項）有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中 的電流為I,設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個自由電子，電子的電荷 量為q,此時電子定向移動的速率為v,則在At時間內(nèi)，通過導(dǎo) 體橫截面的自由電子數(shù)目可表示為（）A、nv A tSB、 nvAtC、D、練習(xí)校對結(jié)果：【教學(xué)后記】1、金屬導(dǎo)體中電流的形成金屬導(dǎo)體中的自由電子，在導(dǎo)體兩 端沒有加上電壓時，只是做無規(guī)則的熱運動。加上電壓時，自由 電子受到電場的作用，在無規(guī)則

9、運動的基礎(chǔ)上又加上一個定向的 運動。自由電子的定向運動不是簡單的勻速直線運動，而是在電 場力作用下的加速運動，又由于頻繁地跟金屬正離呂碰撞使它向 各個方面彈射回來，使得定向的加速運動遭到破壞，而電場力的 作用使它再度變成定向運動，接著又會出現(xiàn)新的碰撞，如此反 復(fù)。從大量自由電子運動的宏觀效果來看，可以為它們以平均速 率做定向運動。2、金屬導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)金屬導(dǎo)體中單位體積 內(nèi)的自由電子數(shù)可以著作跟單位體積內(nèi)的原子數(shù)同一個數(shù)量級， 即假設(shè)每個原子都能提供一個電子來充當(dāng)自由電子。設(shè)金屬的密 度為，摩爾質(zhì)量為M,阿佛加德羅常數(shù)為，那么，單位體積內(nèi)的 自由電子數(shù)n二NOo以銅為例：M二63

10、、 610-3kg/mot,=8、 9103kg/m3,N0=6、021023motT,所以 n= m-3=8、 41028m-3、3、金屬導(dǎo)體中自由電子定向移動的平均速率設(shè)單位體積 內(nèi)的自由電子數(shù)為n,電子定向移動的平均速率為，每個電子帶電量為e,導(dǎo)線橫截面積為s,則時間t內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電子 數(shù)N=,其總電量Q=Ne二,根據(jù)I=得I二，二，假設(shè)S二1、 0mm2, 1=1、 OA, n=8、 41028m-3, e=1、610-19,代入可得到=7、410-5m/so可見自由電子定向移動的平均速率是很小的。4、金屬導(dǎo)體中自由電子的熱運動平均速率自由電子要在晶體 的陣間做無規(guī)則的熱運動，根據(jù)分子運動論，電子熱運動為平均 速率=,式中K是玻耳茲曼常數(shù)m二0、9110-30kg, T是熱力學(xué)溫 度，設(shè) t=270C,即 T=