高中物理 2.1 電源和電流課件 新人教版選修31.ppt

第二章恒定電流 第一講電源和電流 目標定位 電源和電流 了解電流的形成條件 知道電源的作用和導體中的恒定電場 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分析相關問題 從微觀的角度理解導體中電荷的定向移動與電流之間的關系 1 2 3 目標定位 預習導學 課堂講義 對點練習 預習導學 1 電子電勢差 2 電勢差 一 電源 想一想 既然電荷的定向移動形成電流 那么 電流傳導的速率 是不是電子從負極到達正極的速率呢 答案 電流的形成是電子在速率很大的無規(guī)則熱運動上附加一個速率很小的定向移動 電路閉合時 瞬間在系統(tǒng)中形成電場 使導體中所有自由電荷在電場力的作用下共同定向移動 并不是電子瞬間從電源運動到用電器 1 1 電源導線 2 電場強度 2 1 方向 2 單位電荷量電流強度 二 恒定電流 電源和電流 3 電荷量4 安培1031065 正電荷相反 目標定位 預習導學 課堂講義 對點練習 課堂講義 一 對電源 電流的理解 1 電路 電源 電流 電路 四個基本部分組成 電源 開關 導線和用電器 電流 導體中的自由電荷在電場力的作用下定向移動形成電流 2 形成持續(xù)電流的條件 電源 作用是在電路中提供持續(xù)的電壓 電源和電流 1 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接起來 目標定位 預習導學 課堂講義 對點練習 課堂講義 例1下列關于電源的說法正確的是 a 電源就是電壓b 電源的作用是使電源的正負極保持一定量的正 負電荷 維持一定的電勢差c 與電源相連的導線中的電場是由電源正 負極上的電荷形成的d 在電源內部正電荷由負極流向正極 負電荷由正極流向負極 解析 兩個完全不同的概念 電源和電流 由電源 導線等電路元件所積累的電荷共同形成 bd 目標定位 預習導學 課堂講義 對點練習 課堂講義 1 電流是標量 電流雖然有方向但是它遵循代數運算法則 所以電流不是矢量是標量 2 電流定義式 電源和電流 二 對公式i q t的理解與應用 i 是電流的定義式 電流與電量無正比關系 電流與時間也無反比關系 電量越大電流越大 時間越長電流越小 等這些說法都是錯誤的 3 在應用i 計算時注意 1 各個物理量的單位都用國際制單位 2 電量q與時間t要對應 3 要分清形成電流的自由電荷的種類 對金屬來講 是自由電子的定向移動 電量q為通過橫截面的自由電子的電量 對電解液來講 是正 負離子同時向相反方向定向移動的 電量q為正 負離子電荷量絕對值之和 目標定位 預習導學 課堂講義 對點練習 課堂講義 例2在某種帶有一價離子的水溶液中 正 負離子在定向移動 方向如圖所示 如果測得2s內分別有1 0 1018個正離子和1 0 1018個負離子通過溶液內部的橫截面m 則溶液中電流的方向如何 電流多大 電源和電流 解析 電學中規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向 i 即由a指向b i 0 16a 目標定位 預習導學 課堂講義 對點練習 在電解液中t時間內的電荷量指正 負兩種離子電荷量的絕對值之和 課堂講義 三 電流的微觀意義 電源和電流 1 建立模型 如圖所示 ad表示粗細均勻的一段導體長為l 兩端加一定的電壓 導體中的自由電荷沿導體定向移動的速率為v 設導體的橫截面積為s 導體每單位體積內的自由電荷數為n 每個自由電荷的電荷量為q 2 理論推導 ad導體中的自由電荷總數 n nls 總電荷量q nq nlsq 所有這些電荷都通過橫截面d所需要的時間 t l v 根據公式q it 可得 導體ad中的電流 目標定位 預習導學 課堂講義 對點練習 課堂講義 三 電流的微觀意義 電源和電流 3 結論 從微觀上看 電流決定于導體中單位體積內的自由電荷數 每個自由電荷的電荷量 定向移動速率的大小 還與導體的橫截面積有關 4 區(qū)分三種不同的速率 目標定位 預習導學 課堂講義 對點練習 課堂講義 例3銅的摩爾質量為m 密度為 每摩爾銅原子有n個自由電子 今有一根橫截面積為s的銅導線 通過電流為i時 電子平均定向移動速率為 a 光速cb i nes c i nesm d mi nes 電源和電流 s 假設電子的定向移動的速率為v 解析 在t秒內通過導體橫截面的自由電子數 vt s中的自由電子數 由 d 目標定位 預習導學 課堂講義 對點練習 課堂講義 例3銅的摩爾質量為m 密度為 每摩爾銅原子有n個自由電子 今有一根橫截面積為s的銅導線 通過電流為i時 電子平均定向移動速率為 a 光速cb i nes c i nesm d mi nes 電源和電流 s d 借題發(fā)揮 導體中的電荷定向移動的速率遠小于光速 所以請同學們留意身邊實際 注意正確地理解 有許多同學會錯選a 這是對生活現象中 電路一接通 很遠處的用電器就能立即開始工作 的錯誤認識 這種現象的實質是因為電場以光速傳播 而不是電荷運動過去 目標定位 預習導學 課堂講義 對點練習 對點練習 1 下列有關電源的電路中 導線內部的電場強度的說法中正確的是 a 導線內部的電場就是電源所形成的電場b 在靜電平衡時 導線內部的場強為零 而導線外部的場強不為零 所以導線內部的電場不是穩(wěn)定的c 因為導線處于電源的電場中 所以導線內部的場強處處為零d 導線內的電場是由電源 導線等電路元件所積累的電荷共同形成的 導線內的電荷處于平衡狀態(tài) 電荷分布是穩(wěn)定的 電場也是穩(wěn)定的 對電源 電流的理解 電源和電流 a b 電源 假設在電源正 負極之間連一根導線 目標定位 預習導學 課堂講義 對點練習 對點練習 1 下列有關電源的電路中 導線內部的電場強度的說法中正確的是 a 導線內部的電場就是電源所形成的電場b 在靜電平衡時 導線內部的場強為零 而導線外部的場強不為零 所以導線內部的電場不是穩(wěn)定的c 因為導線處于電源的電場中 所以導線內部的場強處處為零d 導線內的電場是由電源 導線等電路元件所積累的電荷共同形成的 導線內的電荷處于平衡狀態(tài) 電荷分布是穩(wěn)定的 電場也是穩(wěn)定的 對電源 電流的理解 電源和電流 假設在電源正 負極之間連一根導線 導線內很快形成沿導線方向的電場 d 目標定位 預習導學 課堂講義 對點練習 對點練習 公式i q t的理解與應用 解析 c 2 電路中有一電阻 通過電阻的電流為5a 當通電5分鐘時 通過電阻橫截面的電子數為 a 1500個b 9 375 1019個c 9 375 1021個d 9 375 1020個 電源和電流 根據電流的定義式 n 9 375 1021個 目標定位 預習導學 課堂講義 對點練習 對點練習 3 如圖所示 一根橫截面積為s的均勻長直橡膠棒上帶有均勻的負電荷