高三物理人教版選修3-1課件：第2章第一節(jié)《電源和電流 》

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,歡迎進入物理課堂,第一節(jié)電源和電流,課標定位學習目標：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，初步體會動態(tài)平衡的思想．2．理解電流的定義，知道電流的單位、方向的規(guī)定；理解恒定電流，會用公式q＝It分析相關(guān)問題．3．能從微觀的角度理解導(dǎo)體中電荷的定向移動與電流之間的關(guān)系．重點難點：導(dǎo)體中電流的形成原因．,,,,,,,,,,,,核心要點突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓練,第一節(jié)電源和電流,,課前自主學案,課前自主學案,一、電源使電路中保持____的電流，能把____從一個位置搬運到另一位置的裝置就是電源．二、恒定電場1．導(dǎo)線中的電場是由____________等電路元件所積累的電荷共同形成的．2．盡管這些電荷在運動，但電荷的分布是_____的，這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的______的電場，稱為恒定電場．,持續(xù),電子,電源、導(dǎo)線,穩(wěn)定,穩(wěn)定,三、恒定電流1．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)體橫截面的_______與通過這些電荷量所用_____的比值，叫做電流強度，簡稱電流．(2)公式表達：I＝_______.,大小,方向,電荷量,時間,(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)、_____(μA)，換算關(guān)系為：1A＝103mA＝106μA.(4)物理意義：表示電流_____的物理量．(5)標量：電流雖然有方向，但不是矢量，不符合矢量對方向的要求．電流的方向是這樣規(guī)定的：導(dǎo)體內(nèi)______定向移動的方向為電流的方向．,安培,毫安,微安,強弱,正電荷,思考感悟在電解液和金屬導(dǎo)體中都可以形成電流，它們形成電流時有什么不同？提示：金屬導(dǎo)體中是自由電子定向移動形成電流，而電解液中是正、負離子定向移動形成電流．,核心要點突破,特別提醒：計算電流時，首先要分清形成電流的電荷種類，是只有正電荷或負電荷，還是正、負離子同時存在．其次要注意計算電流大小時，只需代入電量的絕對值．另外公式是I＝q/t而不是I＝q/(St)．,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)1．某電解池中，若在2s內(nèi)有1.01019個二價正離子和2.01019個一價負離子通過某截面，那么通過這個截面的電流是()A．0B．0.8AC．1.6AD．3.2A,二、電流的微觀表達式1．建立模型：如圖2－1－1所示，AD表示粗細均勻的一段導(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，每個自由電荷的電荷量為q.,圖2－1－1,三、三種速率的比較1．電子定向移動的速率(1)物理意義：電流就是由電荷的定向移動形成，電流I＝neSv，其中v就是電子定向移動的速率，一般為10－5m/s的數(shù)量級．(2)大?。?0－5m/s2．電子熱運動的速率(1)物理意義：構(gòu)成導(dǎo)體的電子在不停地做無規(guī)則熱運動，由于熱運動向各個方向運動的機會相等，故不能形成電流，常溫下電子熱運動的速率數(shù)量級為105m/s.(2)大?。?05m/s,3．電流傳導(dǎo)的速率(1)物理意義：等于光速，閉合開關(guān)的瞬間，電路中各處以真空中光速c建立恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向移動，整個電路也幾乎同時形成了電流．(2)大?。?108m/s,特別提醒：由于電荷定向移動的速率很小，所以當電路閉合后，電荷并不是瞬間從電源運動到用電器，而是瞬間在系統(tǒng)中形成電場，使導(dǎo)體中所有自由電荷同時做定向移動形成電流．,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)2．以下說法正確的是()A．只要有可以自由移動的電荷，就存在持續(xù)電流B．金屬導(dǎo)體內(nèi)的持續(xù)電流是自由電子在導(dǎo)體內(nèi)的電場作用下形成的C．電流的傳導(dǎo)速率就是導(dǎo)體內(nèi)自由電子的定向移動速率D．在金屬導(dǎo)體內(nèi)當自由電子定向移動時，它們的熱運動就消失了,解析：選B.要有持續(xù)電流必須有電壓，A不對．導(dǎo)體中形成電流的原因是在導(dǎo)體兩端加上電壓，于是在導(dǎo)體內(nèi)形成了電場，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場力作用下定向移動形成電流，B正確．電流的傳導(dǎo)速率等于光速，電子定向移動的速率很小，C不對．在形成電流時電子定向移動，并不是熱運動就消失了，其實電子仍然做無規(guī)則的熱運動，D不對．,課堂互動講練,如果導(dǎo)線中的電流為1mA，那么1s內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)是多少？若“220V60W”的白熾燈正常發(fā)光時的電流為273mA，則20s內(nèi)通過燈絲的橫截面的電子數(shù)目是多少個？【思路點撥】根據(jù)公式q＝It計算，注意單位的統(tǒng)一，記住每個電子所帶電荷量e＝1.610－19C.,【答案】6.251015個3.41019個【借題發(fā)揮】(1)金屬導(dǎo)體中導(dǎo)電的是自由電子，自由電子所帶電荷量e＝1.610－19C.(2)當自由電子定向移動通過導(dǎo)體橫截面時，若通過的自由電子個數(shù)為n，則q＝It＝ne.變式訓練1一硫酸銅電解槽的橫截面積為2m2，在0.04s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個和4.7351018個，則電解槽中的電流是多大？方向如何？,答案：83A方向與銅離子定向移動的方向相同,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率ω沿逆時針勻速轉(zhuǎn)動，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流方向沿什么方向？電流多大？【思路點撥】不管是否真的形成電流，假想成形成電流然后依據(jù)電流的定義式求得電流大?。?【答案】見精講精析,變式訓練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ω勻速轉(zhuǎn)動，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流應(yīng)有()A．若ω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ω變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍C．若使ω、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ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變小,【答案】AC【規(guī)律總結(jié)】在電流的微觀表達式I＝nqSv中，n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，是由導(dǎo)體本身的材料決定的，與導(dǎo)體的長度和橫截面的大小無關(guān)．,變式訓練3(2011年包集高二檢測)如圖2－1－2所示，將左邊的銅導(dǎo)線與右邊的鋁導(dǎo)線連接起來，已知鋁導(dǎo)線的橫截面積是銅導(dǎo)線橫截面積的兩倍，在銅導(dǎo)線上取一個截面A，在鋁導(dǎo)線上取一個截面B，若在1秒內(nèi)垂直地通過它們的電子數(shù)相等，那么，通過這兩個截面的()A．電流相等B．電流不相等C．自由電子定向移動的速率相等D．自由電子定向移動的速率不相等,圖2－1－2,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,