3.1 电流 教案 (1)

3.1
电流
教案
一、内容及解析
（一）内容：电流的概念，电流大小的计算式及其电流的决定式.
（二）解析：本节课的主要内容是关于电流的概念及电流大小的计算，其核心是电流大小的计算。理解它关键就是要理解电流的决定式。上一节主要介绍电势差与电场强度的关系。本节计划用一课时。教学的重点是对公式，并推广至环形电流。
1.
恒定电流在本章中起到一个承上启下的作用，特别恒定电流在电能焦耳热及闭合电路中具有引导作用。
2.本节首先要介绍的是电流的概念，之前学生没有了解，可以就用粒子流简单解释；让学生有一个初步认识。
二、教学目标及解析
（一）目标：（1）知道电流的概念；
⑵了解电流大小的计算式及其电流的决定式.
（二）解析：本节重点是理解电流的概念及电流的计算式和电流的决定式，采用控制变量法，类比法。难点是电流微观表达式的分析
三、问题诊断及分析
问题：决定电流微观表达式的那些因素从哪儿去找？
方法分析：控制变量法
①导体中单位时间内能够通过截面C的自由电荷分布
导体中单位时间内能够通过截面C的自由电荷分布在以截面C为底，速率v为长的导体中。
②单位时间内能够通过截面C的自由电荷数
N＝nV＝nvS
③单位时间内能够通过截面C的电荷量
Q＝Nq＝nqvS
④电流的微观表达式
I＝＝nqvS
四、教学支持条件分析
五．教学过程
创设情景，实例引入：
1、电流
(1)概念：电荷的定向移动形成电流。
(2)产生电流的条件
①内因：要有能够自由移动的电荷──自由电荷。
②外因：导体两端存在电压──在导体内建立电场。
干电池、蓄电池、发电机等都是电源，它们的作用是提供并保持导体的两端的电压，使导体中有持续的电流。
(3)电流的方向：正电荷的定向移动方向为电流方向。
总结：在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。在电解质溶液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反。
(4)电流
①定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。
②公式：I＝
(量度式)
③单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。
电流的常用单位还有毫安(mA)和微安(μA)，它们之间的关系是：
1
mA＝10－3A
1μA＝10－6A
④测量仪器
在实际中，测量电流的仪器是电流表。
(5)直流与恒定电流
①直流：方向不随时间而改变的电流叫做直流。
②恒定电流：方向和强弱都不随时间而改变的电流叫做恒定电流。
例题1：关于电流的方向，下列叙述中正确的是(
)
A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向
B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定
C.不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向
D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同.
解析：正确选项为C。
电流是有方向的，电流的方向是人为规定的.物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向一定与电流的方向相反.
例题2：某电解质溶液，如果在1
s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？
解析：设在t＝1
s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价离子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t时间内通过该横截面的电荷量为q＝(2n1＋N2)e，所以电流为
I＝＝3.2
A。
例题3：氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动.已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流多大？
解析：取电子运动轨道上任一截面，在电子运动一周的时间T内，通过这个截面的电量q＝e，由圆周运动的知识有：T＝
根据电流的定义式得：I＝＝
3、电流的微观表达式
(1)三种速率
①热运动的平均速率：金属导体中的大量自由电子在不停地做无规则热运动，热运动的平均速率很大，但从其宏观效果上看，没有电荷的定向移动，因而热运动的平均速率对形成电流没有贡献。
②定向移动的平均速率：导体中自由电荷定向移动的平均速率是很小的，但就是这一定向移动的速率使电荷定向移动形成了电流。
③电场传播速率：电场的传播速率等于真空中的光速，电路一接通，导体中民光速的速率在各处建立电场，导体中各处的自由电荷几乎同时开始做定向移动，整个电路几乎同时形成电流。
(2)电流的微观表达式
如图所示，AD表示粗细均匀的一段导体，两端加以一定的电压。
设导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，导体的横截面积为S，导体中每单位体积的自由数为n，每个自由电荷所带的电荷量为q。
①导体中单位时间内能够通过截面C的自由电荷分布
导体中单位时间内能够通过截面C的自由电荷分布在以截面C为底，速率v为长的导体中。
②单位时间内能够通过截面C的自由电荷数
N＝nV＝nvS
③单位时间内能够通过截面C的电荷量
Q＝Nq＝nqvS
④电流的微观表达式
I＝＝nqvS
六、课堂练习
来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.60×10-19C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_________。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1∶n2=_______。
解：按定义，
由于各处电流相同，设这段长度为l，其中的质子数为n个，
六、课堂小结
本节内容属于基础性的知识内容,是为后面学习磁场.电
磁感应.欧姆定理.电磁振荡电路打基础.其中的很多知识点是联系后面的桥梁(电动势,路端电压,全电路欧姆定理,电功与电功率);其中有很多方法(电路分析、电路简化、电路计算)渗透在后面各单元的复习中,还有路的意识(会识路画路析路算路)对后面的复习具有指导性意义。
q
A
B
C
D
v