高中物理第3章恒定電流第1節(jié)電流課堂互動(dòng)教案魯科版選修

1、第1節(jié) 電流課堂互動(dòng)三點(diǎn)剖析一、電流的形成金屬中存在著大量的自由電子和正離子，在導(dǎo)體兩端無電勢(shì)差的情況下，自由電子在導(dǎo)體內(nèi)做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng).自由電子熱運(yùn)動(dòng)的速率非常大，其數(shù)量級(jí)為105 m/s.但由于自由電子的運(yùn)動(dòng)雜亂無章，因而導(dǎo)體中沒有電流.當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電勢(shì)差時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)由電源和導(dǎo)線上的堆積電荷共同形成了電場(chǎng)，其電場(chǎng)線與導(dǎo)線平行，這時(shí)，自由電子受到電場(chǎng)力的作用，沿著電場(chǎng)的反方向定向移動(dòng)，形成了電流.如果導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差是短暫的，則導(dǎo)體中形成短暫的電流.要想形成持續(xù)的電流，導(dǎo)體兩端應(yīng)保持一定的電勢(shì)差，因而可以把電源接到導(dǎo)體的兩端，提供持續(xù)的電壓，轉(zhuǎn)移電路中的電荷，使電路中保持持續(xù)的電流.【例1

2、】 在電解液中，若5 s內(nèi)沿相反方向通過面積為0.5 m2的橫截面的正、負(fù)離子的電荷量均為5 C，則電解液中的電流為多大？解析：因I=中的q是時(shí)間t內(nèi)通過整個(gè)橫截面的電荷量，并非通過單位面積的電荷量，所以0.5 m2是干擾條件.又因正、負(fù)離子沿相反方向定向移動(dòng)形成的電流方向是相同的，所以q應(yīng)為正、負(fù)離子電荷量絕對(duì)值之和，故 A=2 A.答案：2 A二、導(dǎo)體中電流I的微觀表達(dá)式從微觀上看，電流取決于導(dǎo)體的哪些因素呢?如圖3-1-1所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體L，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v，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(gè)自由電荷所帶

3、的電荷量為q.圖3-1-1AD導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù)：N=nLS總電荷量Q：NqnLSq所有這些電荷都通過導(dǎo)體的橫截面所需要的時(shí)間：t=所以，導(dǎo)體AD上的電流：I=nqSv由此可見，從微觀上看，電流取決于導(dǎo)體中自由電荷的密度、電荷量、定向移動(dòng)速度，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān).【例2】 已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，氫原子的電子在原子核的靜電力吸引下做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流大小為多少?解析：所謂等效電流，就是把電子繞核運(yùn)動(dòng)單位時(shí)間段的電荷量通過圓周上各處看成是持續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的電流，根據(jù)電流的定義即可算出等效電流的大小.截取電子運(yùn)動(dòng)軌道的任一截面，在電子運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間T內(nèi)，

4、通過這個(gè)截面的電荷量qe.則有：I=再由庫侖力提供向心力有：聯(lián)立得：I=答案：各個(gè)擊破類題演練1關(guān)于電流的說法中正確的是（）A.根據(jù)I=，可知I與q成正比B.如果在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流C.電流有方向，電流是矢量D.電流的單位“安培”是國際單位制中的基本單位解析：依據(jù)電流的定義式可知，電流與q、t皆無關(guān)，顯然選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的.雖然電流是標(biāo)量，但是卻有方向，因此在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量雖然相等，但如果方向變化，電流也不是恒定電流，所以，選項(xiàng)B也是錯(cuò)誤的.電流是標(biāo)量，故選項(xiàng)C也不對(duì).答案：D變式提升1一硫酸銅電解槽的橫截面積為2 m2，在

5、0.04 s內(nèi)若相向通過同一橫截面的銅離子和硫酸根離子分別為5.6251018個(gè)和4.3751018個(gè)，則電解槽中的電流是多大?方向如何?解析：電解槽中的電流是銅離子和硫酸根離子分別向相反的方向運(yùn)動(dòng)形成的.所以電流的方向與銅離子定向移動(dòng)的方向相同.銅離子和硫酸根離子都是二價(jià)離子，其電荷量為q1q221.610-19 C.所以，I=，代入數(shù)據(jù)得I=83 A.答案：83 A；電流的方向與銅離子定向移動(dòng)的方向相同類題演練2銅的原子量為m，密度為，每摩爾銅原子有n個(gè)自由電子，今有一根橫截面積為S的銅導(dǎo)線，當(dāng)通過它的電流為I時(shí)，電子平均定向移動(dòng)的速率為多大？解析：設(shè)時(shí)間為t，則在這段時(shí)間內(nèi)通過的自由電子個(gè)數(shù)為N=n，通過的電流可以表示為I=，所以，電子的平均定向移動(dòng)速率為v=.答案：變式提升2半徑為R的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過圓心的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流應(yīng)有（）圖3-1-2A.若不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍B.若電荷量Q不變而使變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍C.若使、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變大D.若使、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸