2017-2018學年高中物理第二章恒定電流第1節(jié)電源和電流教學案新人教版選修3

1、第一節(jié)電源和電流另一方面，電源 944794949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949999999999999999991 .定義：電源是一種不斷將電子從正極傳輸到負極的裝置。2 .作用(1)移送電荷，在電源的正、負之間維持一定的電位差。(2)保持電路有持續(xù)的電流。注意事項有了電源，不一定能得到持續(xù)的電流，要得到持續(xù)的電流，必須使兩個條件滿足云同步(1)電路有電源。(2)電路必須閉合，即必須用導體連接電源。判決一判1 .電源的作用是，通過在電源內部將電子從正極不斷地傳輸到負極，從而在兩極

2、之間保持穩(wěn)定的電位差()2 .只要電路有電源，電路中一定有電流()3 .電源也實質上是一個電氣設備()二、恒定電流 9447949494949494949494949494949494949494949494949494949494949491 .恒定電場(1)定義：由穩(wěn)定分布的電荷產生的穩(wěn)定電場。(2)形成：引線內的電場由電源、引線等電路元件中積蓄的電荷共同形成。(3)特征：引線內的電場線與引線平行，電荷分布穩(wěn)定，引線內的電場是沿著引線切線方向的恒定電場。(4)恒電場與靜電場的關系：恒電場中，任何位置的電荷分布和電場強度都不隨時間變化，因此其基本性質與靜電場相同，靜電場學到的電位、電位差以及

3、與電場強度的關系在恒電場中也同樣適用。2 .電流(1)概念：電荷的取向移動形成電流。(2)物理意義：表示電流強弱程度的物理量。(3)符號及單位：電流用符號I表示，單位為安培，符號為a。 常用單位有毫安(mA )和微安(A )，1 A=103 mA=106 A。(4)表達式： I=q/t(q是時間t內通過導體的某個橫截面的電荷量)。(5)方向：將正電荷取向移動的方向設為電流方向。3 .恒定電流(1)概念：大小、方向都不隨時間變化的電流。(2)形成：恒定電場增加自由電荷率，自由電荷與導體內不能移動的粒子碰撞，減少自由電荷率，最終平均速率不變。說明理解電流概念注意的幾個要點在(1)式I=中，q是通過

4、導體的橫截面的電荷量，不是導體單位橫截面積的電荷量。(2)在導體上正電荷、負電荷向與云同步相反的方向移動形成電流時，式中的q是通過導體橫截面的正負兩種電荷電荷量的絕對值之和。(3)橫截面的選擇是任意的，電流的大小與橫截面無關。(4)電流的方向規(guī)定正電荷移動的方向，與負電荷移動的方向相反。 在電源外部的電路中，電流的方向從電源的正極流向負極，在電源的內部，電流的方向從電源的負極流向正極。 電流有大小和方向，但電流是標量而不是矢量。 因此，電流的合成不遵循平行四邊形的規(guī)律。判決一判1 .通電后，外部電路中的電場成為恒定電場，通過電場力，電荷產生均勻的加速運動()從2.i=可知，在具有導體的截面中流

5、動的電荷量越大，電流越大()3 .粗細不均的通電導線，電流在任何地方都相等，越粗的位置單位體積的自由電荷數越少()1 .電源的作用(1)從電荷傳輸的觀點來看，電源的作用是使電路中的自由電荷持續(xù)取向移動。(2)從能量轉化的角度來看，電荷的輸送過程是將電源內部儲存的其他形式的能量轉換為電能的過程。2 .形成電流的3種電荷形成電流的3種電荷是自由電子、正絡離子和還原離子，其中金屬導體導電時移動的電荷是自由電子，液體導電時移動的電荷是正絡離子和還原離子，瓦斯氣體導電時移動的電荷是自由電子、正絡離子和還原離子。典型例題關于以下電源的說法正確的是()a .電源的作用是在電源內部將電子從負極輸送到正極，在兩

6、極之間保持電壓b .電源分離正、負電荷的過程是將其他形式的能量轉換為電勢能量的過程c .電荷的移動形成電流d .只要電路有電源，電路就有持續(xù)的電流通過解析在電源內部，電源將電子從正極輸送到負極的過程必須克服靜電力進行工作。 由于其他形式的能量可以轉換為電勢能量，選擇項a錯誤，選擇項b正確的電荷取向移動形成電流，選擇項c錯誤的電路形成持續(xù)電流，有電源和電路，必須關閉，兩者不可缺少，因此選擇答案b立即鞏固1.復數回答關于電源，以下說法正確的是()a .電源是把電能轉換成其他形式的能量的裝置b .電源是從正極經由電源內部向負極輸送電子的裝置c .電源的作用是在導線上形成靜電場d .電源的作用是在導線

7、的兩端維持一定的電壓分析：選擇BD電源是將其他形式的能量轉換為電能的裝置，a錯誤電源的作用是將電子從正極輸送到負極，在導體的兩端維持一定的電壓，b、d是正確的，c是錯誤的。1 .金屬導體中電流的修正算法金屬導體中的自由電荷只有自由電子，如果利用I=進行修正，q是某一時間內通過金屬導體橫截面的自由電子的電荷量。2 .電解液中電流的修正電解液中的自由電荷為正、負絡離子，用I=進行訂正，q應該是同一時間內正、負兩種絡離子通過橫截面的電荷量的絕對值之和。3 .環(huán)電流的校正算法從等效的觀點分析了環(huán)電流的修正算法。 所謂等效電流，是指將電子周期性地通過圓周上的各處而形成的電流視為不斷地通過圓周上的各處時形

8、成的電流。對于周期性運動的電荷，總是取一個周期來校正等效電流。 用I=求等效電流。典型例題例2 .在某個電解單元中，當通過2 s內分別有1.01019個2價正絡離子和2.01019個1價負絡離子的橫截面時，通過該橫截面的電流為()a.0 b.0.8安培.1. 6安培.3. 2安培解析電荷的取向移動形成電流，但正、負電荷向云同步的反方向取向移動時，通過某個斷面的電荷量應該是兩者的絕對值之和。 因此，如可以從主題中看到的那樣，電流由正、負絡離子的取向運動形成，在2 s內，通過橫截面的總電荷量為q=1.610-1921.01019 c 1.610-1912.01019 c=6.4c，由電流的定義式可

9、知： I=。答案d評價電流的大小與單位時間內通過導體橫截面的電荷量相等，由正電荷的取向移動產生的電流與由負電荷的取向移動產生的電流等價，但由負電荷的取向移動產生的電流的方向與負電荷的取向移動的方向相反。立即鞏固2 .硫酸銅電解池的橫截面積為2 m2，如果0.04 s內通過同一橫截面的銅絡離子和硫酸絡離子分別為5.6251018個和4.7351018個，那么，電解池中的電流方向是多少？解析：電解池中的電流是銅絡離子和硫酸絡離子分別向相反方向移動形成的。 因此，電流的方向與銅絡離子的方向移動的方向相同。 銅絡離子和硫酸絡離子都是2價的絡離子，各絡離子的電荷量為q1=q2=21.610-19 C。我

10、是a-83 a。方向與銅絡離子的取向移動方向相同。答： 83 A的方向與銅絡離子的取向移動方向相同1 .推導過程如圖所示，AB表示粗細均勻的一段導體，在兩端施加一定的電壓，設導體中的自由電荷向導體方向移動的速度為v，導體的長度為l，截面積為s，導體的每單位體積的自由電荷數為n，每自由電荷的電荷量為q導體AB中的自由電荷總數N=nLS總電荷量Q=Nq=nLSq所有這些個電荷通過橫截面所需的時間t=導體AB上的電流是I=nqSv。2 .結論：電流的微觀表達式為I=nqSv。3.I=nqSv和I=的區(qū)別I=nqSv是電流的決定式，即，電流的量值由n、q、s、v共同確定，其中q為單一自由電荷的電荷量。

11、 另一方面，I=電流的定義式，其中q是通過導體橫截面的電荷量(不通過單位橫截面積的電荷量)。4.3個速度(1)電流的傳導速度等于光速，為3108 m/s。(2)電子取向移動速度，其大小與電流相關，約為10-5 m/s。(3)電子熱運動速度，其大小與溫度有關，約為105 m/s。注意事項電流的形成是，電子在速度大的不規(guī)則的熱運動上附加速度小的定向移動，電路閉合時，瞬間在系統(tǒng)上形成電場，導體中的所有自由電荷通過電場力向云同步定向移動，電荷并不是瞬間從電源向電氣設備移動。典型例題例3.多個選擇截面積為s的導線中流過電流I。 已知每單位體積的合十禮層有n個自由電子，設各個自由電子的電荷量為e，自由電子

12、的方向移動的速度為v，則在時間t通過合十禮層截面的電子的數量為()日本航空母艦。分析電荷量q=It，每單位體積的電子數是已知的，如果求出t時間內多少體積的電子通過截面，就可以求出電子數。 由電流的定義式可知，通過t內的導線截面的電荷量q=It，通過該時間內的自由電子數是N=q/e=It/e。 由于自由電子的方向移動的速度是v，所以在時間t內以截面s為底的長度l=vt的位于該引線內的自由電子能夠通過截面。 因為該引線的體積V=Sl=Svt是通過t內的截面s的自由電子數N=nV=nSvt，所以a、c是正確的?；卮鸾涣魇褂帽磉_式I=nqSv進行修正時，請注意以下事項(1)每個物理量應為國際單位。(2

13、)正確理解各符號的含義，特別是n表示導體中的每單位體積的自由電荷數，v表示自由電荷取向移動速度的大小。(3)假設已知的每單位長度的自由電荷數為n，則電流的微觀表現(xiàn)式為I=nqv。立即鞏固3 .銅的相對原子質量為m，密度為，每1摩爾銅原子有n個自由電子。 現(xiàn)在有1根橫截面積為s的銅線，通過的電流為I時，電子的取向移動的平均速率為()a .光速c B. C. D。解析：選擇d假定電子的取向移動的平均速率為v，在時間t內通過導線橫截面的自由電子數相當于體積vtS中的自由電子數，體積vtS的銅的質量為vtS，物質的量為，因此電荷量q=，因此電流I=成為，v=。關于多選擇電流的概念，以下說明中正確的是(

14、)a .導體有電荷運動時電流就流動b .電流是矢量，其方向是正電荷的定向運動的方向c .在國際單位制中，電流是基本物理量，其單位安培是基本單位d .關于導體，其兩端電位差為零，電流也為零解析：所選的CD導體中有大量的自由電子，經常進行不規(guī)則的運動，沒有方向性運動，一定時間t內通過導體的斷面的電荷是雙向的，其數值相等，電流為零，因此a是錯誤的。 電流是一個標量，其運算不符合矢量算法，為了便于研究電流，人們將正電荷的取向運動方向定義為電流方向，為了區(qū)別負電荷的取向運動，b是錯誤的。 由于國際單位制有7個基本量，電流是其中之一，對于c正確的導體，其兩端的電位差為零時，導體內沒有電場，自由電子不能定向

15、運動，因此電流為零，d正確。2.多重選擇關于電流的方向，以下說法正確的是()a .在被供給電源的外部電路中，電流的方向從高電位側向低電位側流動b .電源內部、電流的方向從高電位側向低電位側流動c .電子運動的等效電流方向與電子運動方向相同d .電容器充電時，從負極板流出電流，流入正極板分析：選擇AD電源的外部電路中，電流從電源的正極流向負極，在電源的內部，電流從負極流向正極，由于電源的正極電位比負極電位高，所以a正確，b錯誤的電子帶負電，電子運動的電流方向與電子運動的方向相反，c錯誤的電容器被充電3 .關于導線中的電場，以下說法正確的是()a .導線內的電場線可以與導線相交b .導線內的電場e是電源電場E0和在導線側面積蓄電荷而形成的電場e重疊的結果c .由于在引線側面堆積的電荷分布穩(wěn)定，所以引線處于靜電平衡狀態(tài)d .導線中的電場是靜電場的一種解析：由于所選擇b引線內的電場與引線平行，所以a錯誤的引線中的電場是電源電場和在引線側面堆積電荷而形成的電場重合的電場，因此b對導線內的電場不為零，不是靜電平衡狀態(tài)，導線中的電場是恒定電場，不是靜電電場的一種關于電流的方向，以下說法正確的是()a .在金屬導體中，電流的方向是自由電子進行方向轉換的方向b .在電解液中，電流的方向是負絡離子的取向移動