3.1 电流 课件 (2)

课件39张PPT。第3章　 恒定电流第3章　 恒定电流第1节　电　流目标导航一、电流的形成
1．形成电流的条件：①回路中存在________；②导体两端有_____．
2．导体中形成持续电流的条件是导体两端有__________．自由电荷电压持续电压想一想
1．电解液和导线中的自由电荷各是什么电荷？
提示：电解液中的自由电荷是正、负离子;导线中的自由电荷是自由电子，正电荷不能定向移动．二、电流的速度
1．电流的速度是______的传播速度，它等于光速3.0×108 m/s.
2．电子热运动的平均速率：构成导体的电子在不停地做无规则热运动，常温下电子热运动的平均速率数量级为____m/s.
3．电子定向移动速率：自由电子在电场的作用下做整体的定向移动，其移动速度相当慢,数量级大约是_____m/s.电场10510－5想一想
2．导体中有电流时，所有自由电荷都以同样的速率向同一方向定向移动，对吗？
提示：不对．形成电流时，自由电荷是在无规则运动中总体上有了定向移动，即一边无规则运动，同时又定向移动．三、电流的方向
1．电流的方向：_______定向移动的方向．
(1)金属内部的电流方向跟负电荷定向移动的方向_____；
(2)电源外部的电流总是从电源___极流向电源___极．
2．对导体中的电流形成的认识:可以是______的定向移动，也可以是______的定向移动，还可以是___________沿相反方向同时移动．正电荷相反正负正电荷负电荷正、负电荷想一想
3．如图所示，在盐水中加入两个电极，与电源连接后可以形成电流．请问：盐水中的电流方向向哪？
提示：在电场力作用下，正离子向左运动，负离子向右运动，形成了向左的电流．四、电流的大小和单位
1．定义：电荷定向移动时，在_________内通过导体____________的电荷量称为电流．
2．定义式：I＝____.
3．单位：______．
常用单位还有_____和____；换算关系：1 A＝____mA＝____μA.单位时间任一横截面安培毫安微安1031064．物理意义：表示电流_____的物理量．
5．直流电流：_____不随时间改变的电流．
恒定电流：_____和_____都不随时间而改变的电流．
想一想
4．电流既有大小又有方向，它是矢量吗？
提示：不是，电流虽然既有大小又有方向，但电流是标量．大小方向强弱方向要点一　电流的形成条件及三种速率
?学案导引
1．只要导体两端有电压就能形成持续电流吗？
2．电流的速度就是电荷定向移动的速度吗？1.电流的形成条件
(1)回路中存在自由电荷，是形成电流的条件
①金属导体的原子核对最外层电子的束缚能力较弱，电子很容易挣脱原子核的束缚而成为自由电子，故金属导体中存在大量的自由电荷．
②橡胶等绝缘体内，原子核对电子的束缚能力较强，很少有电子能够挣脱而成为自由电子，故通常情况下,绝缘体中有极少量的自由电荷.
③电解液中的正、负离子．(2)电压也是导体中形成电流的条件
电场对电荷有力的作用，例如：有A、B两个导体分别带正、负电荷，φA>φB，A、B导体间存在电势差UAB＝φA－φB，当A、B间用一导线连接时，导线中的自由电子会在电场力的作用下运动，如图甲所示，形成电流．(3)导体两端有持续电压是导体中形成持续电流的条件在图甲中，A、B的电荷将很快中和,电势差变为零，电场随之消失，电流也停止了(如图乙所示)．而用电设备必须有持续电流才能正常工作，例如：手电筒的照明、电动机的转动等，都需要持续电流，为了获得持续电流,必须想办法维持导体两端的电压，干电池、蓄电池、发电机等电源提供的就是持续电压，导体两端有了持续电压，导体中的自由电子就会在电场力的持续作用下形成持续不断的电流．2．电路中三种速率的比较特别提醒：电荷定向移动的速率很小，当电路闭合后，并不是电荷瞬间从电源运动到用电器，而是瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷同时定向移动形成电流． 对于金属导体，在导体中产生恒定的电流必须满足的条件是(　　)
A．有可以自由移动的电荷
B．把导体放在匀强电场中
C．让导体某一端连接电源正极即能产生电流
D．导体两端加有恒定的电压【审题指导】　解答本题应把握以下几点：
(1)电流形成的条件是导体两端有电压．
(2)持续电流形成的条件是导体两端有持续电压．
(3)恒定电流形成的条件是导体两端有恒定电压．【精讲精析】　因为金属导体中已经存在大量的自由电荷，故A错．把导体放在匀强电场中，导体只能产生瞬间感应电流,故B错．只是让导体一端连接电源正极时，导体两端无电压，此时不能形成电流，故C错．只有让导体两端保持恒定的电压才能产生恒定的电流，故D正确．
【答案】　D变式训练
1．以下说法正确的是(　　)
A．只要有可以自由移动的电荷，就能存在持续电流
B．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的
C．电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率D．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了
解析：选B.要有持续电流必须有持续电压，A不对．导体中形成电流其原因是在导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，B正确．电流的传导速率等于光速，电子定向移动的速率很小，C不对．在形成电流时电子定向移动，并不是热运动消失了，其实电子仍然做无规则的热运动，D不对．1．电流的微观解释
如图所示，AD表示粗细均匀的一段导体l，两端加一定的电压，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，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自 横截面积为S的导线中通有电流I.已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间Δt内通过导线横截面的电子数是(　　)
①nSvΔt　②nvΔt　③IΔt/e　④IΔt/Se
A．①③　　　　　　B．②④
C．①④ D．③④【思路点拨】　电子数等于总电荷量除以每个电子的电荷量，所以求出通过横截面的电荷量，即可求出电子数．而电荷量q＝It，单位体积内的电子数已知，只要求出Δt时间内有多少体积的电子通过横截面，即可求出电子数．【精讲精析】　(1)根据电流的定义式，可知在Δt内通过导线横截面的电荷量q＝IΔt，所以在这段时间内通过的自由电子数为N＝q/e＝IΔt/e.
(2)自由电子定向移动的速率是v，因此在时间Δt内，位于以横截面S为底、长l＝vΔt的这段导线内的自由电子都能通过横截面．这段导线的体积V＝Sl＝SvΔt，所以Δt内通过横截面S的自由电子数为N＝nV＝nSvΔt，所以A正确．
【答案】　A变式训练
2．(1)在金属导体中，若10 s内通过横截面的电荷量为10 C，则导体中的电流I＝________ A.
(2)某电解液横截面积为0.5 m2，若10 s内沿相反方向通过横截面的正、负离子的电荷量均为10 C，则电解液中的电流I＝________ A.答案：(1)1　(2)2有效电流的计算
[经典案例]　(10分)电子的绕核运动可等效为环形电流．若氢原子中的电子以速率v在半径为r的轨道上运动，用e表示电子的电荷量，则其等效电流等于多少？【思路点拨】　解答本题可由以下几点思考：
(1)与圆周运动的知识相结合．
(2)等效电流的计算抓住某一截面上单位时间内通过的电量．【名师点评】　由于没有直观经验，对于不少学生来说，采用这个思维方法是有一定难度的，因此本题作为一种类型，希望学生通过练习积累这种解题思路，在今后解决类似问题时可以采用等效的思维方法．静电场和恒定电场的区别和联系
静电场是静止电荷在其周围空间所激发的电场；在静电场中如果有导体存在，导体内部的自由电子就会定向运动但不会持续下去，不能形成恒定的电流；当电荷在导体内做定向移动而形成恒定电流时，在导体内外所存在的电场称为恒定电场，这是两种不同的电场，既有区别又有联系．两种电场的共性：①它们都是物质的一种客观存在形式，都储存着电能；②它们对处于其中的电荷都有电场力的作用；③在这两种电场中移动电荷时相应的电场力一般都要做功．两种电场的区别：①导体中要建立稳恒电流就必须将导体与电源相连接,形成一闭合的回路,静电场的建立只需要有电荷存在；②静电平衡状态下的导体内部电场强度为零，稳恒电流条件下导体内部可以带电，导体内部的电场强度不为零；③静电场的电场线在一般情况下并不是电荷运动的轨迹线，但是，导体中稳恒电场的电场线是电荷运动的轨迹线．