高中物理 第二章第一節(jié)電源和電流學(xué)案 新人教版選修3-1

1、2.1 電源和電流 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解電源的形成過(guò)程，明確電源在直流電路中的作用。2、理解導(dǎo)線中恒定電場(chǎng)的建立，掌握恒定電場(chǎng)和恒定電流的形成過(guò)程。3、知道描述電流強(qiáng)弱的物理量電流?！局仉y點(diǎn)】重點(diǎn)：理解電源的形成過(guò)程及電流的產(chǎn)生。難點(diǎn)：會(huì)靈活運(yùn)用公式計(jì)算電流的大小。【預(yù)習(xí)自學(xué)】1、 分別帶正負(fù)電荷的A、B兩個(gè)導(dǎo)體，若用導(dǎo)線R連接，導(dǎo)線R中可能存在一個(gè)_電流，若要保持持續(xù)的電流，A、B需維持一定的_。能使A、B間維持一定的電勢(shì)差的裝置稱為_(kāi).2、 達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)是由_、_等電路元件所積累的電荷共同形成的，電荷的分布是_的，電場(chǎng)的分布也是_的，且導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線_。3、 有穩(wěn)

2、定分布的_所產(chǎn)生的穩(wěn)定的_，稱為恒定電場(chǎng).靜電場(chǎng)中的電勢(shì)、電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系等在恒定電場(chǎng)中_適用。4、 我們把_、_都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流。5、 I表示電流，q表示在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，它們間的關(guān)系勢(shì)為:_?！竞献魈骄俊可弦徽挛覀冄芯苛遂o電場(chǎng)的知識(shí)，形成了若干重要的電學(xué)概念和研究方法，這一章我們將要研究電荷流動(dòng)所引起的效應(yīng)。那么，電荷為什么會(huì)流動(dòng)？電荷流動(dòng)服從什么規(guī)律，產(chǎn)生哪些效應(yīng)？這些效應(yīng)對(duì)人類的生產(chǎn)、生活方式和社會(huì)進(jìn)步又起著怎樣的作用呢？1、電源思考1分別帶正、負(fù)電荷的A、B兩個(gè)導(dǎo)體球，它們的周圍存在電場(chǎng)。如果用一條導(dǎo)線R將它們連接起來(lái)，分析A、B周圍的電場(chǎng)、

3、A、B之間的電勢(shì)差會(huì)發(fā)生什么變化？最后，A、B兩個(gè)導(dǎo)體球會(huì)達(dá)到什么狀態(tài)？R中出現(xiàn)了怎樣的電流？思考2如果在AB之間接上一個(gè)裝置P，它能把經(jīng)過(guò)R流到A的電子取走，補(bǔ)充給B，使AB始終保持一定數(shù)量的正、負(fù)電荷，情況會(huì)怎樣呢？思考3電源P在把電子從A搬運(yùn)到B的過(guò)程中，電子的電勢(shì)能如何變化？電源發(fā)揮了怎樣的作用？類比：（把電源的作用與抽水機(jī)進(jìn)行類比）如圖所示，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之間用一細(xì)管連起來(lái)，則水在重力的作用下定向運(yùn)動(dòng)，從水池A運(yùn)動(dòng)到水池B。A、B之間的高度差很快消失，在這種情況下，水管中只可能有一個(gè)瞬時(shí)水流。思考怎攔才能使水管中有源源不斷的電流呢?可在A、B之間連接一臺(tái)抽

4、水機(jī)，將水池B中水抽到水池A中，這樣可保持A、B之間的高度差，從而使水管中有源源不斷的水流。歸納： 電源就是把自由電子從正極搬遷到負(fù)極的裝置。（從能量的角度看，電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置）2、恒定電場(chǎng)導(dǎo)線中的電場(chǎng)是兩部分電荷分布共同作用產(chǎn)生的結(jié)果，其一是電源正、負(fù)極產(chǎn)生的電場(chǎng)，可將該電場(chǎng)分解為兩個(gè)方向：沿導(dǎo)線方向的分量使自由電子沿導(dǎo)線作定向移動(dòng)，形成電流；垂直于導(dǎo)線方向的分量使自由電子向?qū)Ь€某一側(cè)聚集，從而使導(dǎo)線的兩側(cè)出現(xiàn)正、負(fù)凈電荷分布。其二是這些電荷分布產(chǎn)生附加電場(chǎng)，該電場(chǎng)將削弱電源兩極產(chǎn)生的垂直導(dǎo)線方向的電場(chǎng)，直到使導(dǎo)線中該方向合場(chǎng)強(qiáng)為零，而達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。此

5、時(shí)導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線保持與導(dǎo)線平行，自由電子只存在定向移動(dòng)。因?yàn)殡姾傻姆植际欠€(wěn)定的，故稱恒定電場(chǎng)。注意區(qū)分靜電平衡和動(dòng)態(tài)平衡。理解電荷的“穩(wěn)定分布”是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程，不是靜止不變的。恒定電場(chǎng)：由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場(chǎng)稱恒定電場(chǎng)。在靜電場(chǎng)中所學(xué)的電勢(shì)、電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系等，在恒定電場(chǎng)中同樣適用。3、恒定電流（1）概念：大小方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流.（2）電流(I):表示電流的強(qiáng)弱程度.定義:通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量q跟通過(guò)這些電量所用時(shí)間t的比值叫做電流 .公式:I= q / t單位:國(guó)際單位 安培(A) 1A=1C/s常用單位：毫安（mA）、微安（A） 1 A =103

6、mA = 106A方向:正電荷定向移動(dòng)的方向電流是標(biāo)量它的運(yùn)算不遵循平行四邊形定則（3）對(duì)公式的幾點(diǎn)說(shuō)明：a、適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流。b、在金屬導(dǎo)體中，電流方向與自由電荷（電子）的定向移動(dòng)方向相反；c、在電解液中，電流方向與正離子定向移動(dòng)方向相同，與負(fù)離子走向移動(dòng)方向相反導(dǎo)電時(shí)，是正負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流，電量q表示通過(guò)截面的正、負(fù)離子電量絕對(duì)值之和。（4）電流的微觀表示：取一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體，兩端加一定的電壓，設(shè)導(dǎo)體中的自由電子沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v。設(shè)想在導(dǎo)體中取兩個(gè)橫截面B和C，橫截面積為S，導(dǎo)體中每單位體積中的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷帶的電量為q，則t時(shí)間內(nèi)

7、通過(guò)橫截面C的電量Q是多少？電流I為多少？-引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)歸納：Q=nV=nvtSq I=Q/t=nvqS 這就是電流的微觀表示式。（5）電流的種類 直流電：方向不隨時(shí)間而改變的電流。直流電分為恒定電流和脈動(dòng)直流電兩類：其中大小和方向都不隨時(shí)間而改變的電流叫恒定電流；方向不隨時(shí)間改變而大小隨時(shí)間改變的電流叫脈動(dòng)直流電。 交流電：方向和大小都隨時(shí)間做周期變化的電流。問(wèn)題：如何用圖象表示直流電和交流電？【實(shí)例分析】例題: 如果導(dǎo)線中的電流為1mA，那么1s內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)是多少？若算得“220V，60W”的白熾燈正常發(fā)光時(shí)的電流為273mA，則20s內(nèi)通過(guò)燈絲的橫截面的電子是多少個(gè)？ （

8、答案6.251015，3.411019）【課堂小結(jié)】1、形成電流的條件：（1）存在自由電荷（2）導(dǎo)體兩端存在電壓2、電源的作用：提供持續(xù)的電壓3、導(dǎo)線中的電場(chǎng):導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行.(恒定電場(chǎng))4、恒定電流:大小方向都不隨時(shí)間變化的電流.5、電流:表示電流的強(qiáng)弱程度的物理量.（1）定義式：I=q / t（2）金屬導(dǎo)體中電流的計(jì)算式：I=nqsv （其中n 為導(dǎo)體單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)目，s 為導(dǎo)體橫截面積， v為電荷定向移動(dòng)速率， q為每個(gè)自由電荷的電量。）【課堂訓(xùn)練】1、在金屬導(dǎo)體中，若10s內(nèi)通過(guò)橫截面的電量為10C，則導(dǎo)體中的電流為_(kāi)A；2、某電解槽橫截面積為0.5m2，若10s內(nèi)沿相反方向通過(guò)橫截面的正負(fù)離子的電量均為10C，則電解液中的電流為_(kāi)A3、關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是A金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向B在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子，電流方向不能確定C不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向D電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相同4、某電解質(zhì)溶液