【同步推荐】人教版物理课件：选修3-1第2章 第1节 电源和电流
文档属性
| 名称 | 【同步推荐】人教版物理课件：选修3-1第2章 第1节 电源和电流 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 529.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2011-10-05 09:50:07 | ||
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文档简介
(共35张PPT)
第一节 电源和电流
课标定位
学习目标：1.了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场，初步体会动
态平衡的思想．
2．理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定；理解恒定电流，会用公式
q＝It分析相关问题．
3．能从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系．
重点难点：导体中电流的形成原因．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
第一节 电源和电流
课前自主学案
课前自主学案
一、电源
使电路中保持____的电流，能把____从一个位置搬运到另一位置的装置就是电源．
二、恒定电场
1．导线中的电场是由____________等电路元件所积累的电荷共同形成的．
2．尽管这些电荷在运动，但电荷的分布是_____的，这种由稳定分布的电荷所产生的______的电场，称为恒定电场．
持续
电子
电源、导线
稳定
稳定
三、恒定电流
1．把______、______都不随时间变化的电流称为恒定电流．
2．电流：(1)定义：通过导体横截面的_______与通过这些电荷量所用_____的比值，叫做电流强度，简称电流．
(2)公式表达： I＝_______.
大小
方向
电荷量
时间
(3)单位：在国际单位制中是_____，简称安，符号是A.
更小的单位还有______ (mA)、_____ (μA)，换算关系为：1 A＝103 mA＝106 μA.
(4)物理意义：表示电流_____的物理量．
(5)标量：电流虽然有方向，但不是矢量，不符合矢量对方向的要求．电流的方向是这样规定的：导体内______定向移动的方向为电流的方向．
安培
毫安
微安
强弱
正电荷
思考感悟
在电解液和金属导体中都可以形成电流，它们形成电流时有什么不同？
提示：金属导体中是自由电子定向移动形成电流，而电解液中是正、负离子定向移动形成电流．
核心要点突破
特别提醒：计算电流时，首先要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负离子同时存在．其次要注意计算电流大小时，只需代入电量的绝对值．另外公式是I＝q/t而不是I＝q/(St)．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．某电解池中，若在2 s内有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是( )
A．0 B．0.8 A
C．1.6 A D．3.2 A
二、电流的微观表达式
1．建立模型：如图2－1－1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，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q.
图2－1－1
三、三种速率的比较
1．电子定向移动的速率
(1)物理意义：电流就是由电荷的定向移动形成，电流I＝neSv，其中v就是电子定向移动的速率，一般为10－5 m/s的数量级．
(2)大小：10－5 m/s
2．电子热运动的速率
(1)物理意义：构成导体的电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动的速率数量级为105 m/s.
(2)大小：105 m/s
3．电流传导的速率
(1)物理意义：等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流．
(2)大小：3×108 m/s
特别提醒：由于电荷定向移动的速率很小，所以当电路闭合后，电荷并不是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做定向移动形成电流．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．以下说法正确的是( )
A．只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流
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电压，A不对．导体中形成电流的原因是在导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，导体内的自由电子在电场力作用下定向移动形成电流，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，并不是热运动就消失了，其实电子仍然做无规则的热运动，D不对．
课堂互动讲练
对电流的理解和计算
例1
如果导线中的电流为1 mA，那么1 s内通过导体横截面的自由电子数是多少？若“220 V 60 W”的白炽灯正常发光时的电流为273 mA，则20 s 内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个？
【思路点拨】 根据公式q＝It计算，注意单位的统一，记住每个电子所带电荷量e＝1.6×10－19 C.
【答案】 6.25×1015个 3.4×1019个
【借题发挥】 (1)金属导体中导电的是自由电子，自由电子所带电荷量e＝1.6×10－19 C.
(2)当自由电子定向移动通过导体横截面时，若通过的自由电子个数为 n，则 q＝It＝ne.
变式训练1 一硫酸铜电解槽的横截面积为2 m2，在0.04 s 内若相向通过同一横截面的铜离子和硫酸根离子分别为5.625 ×1018个和4.735×1018个，则电解槽中的电流是多大？方向如何？
答案：83 A 方向与铜离子定向移动的方向相同
半径为 R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速率ω沿逆时针匀速转动，则由环产生的等效电流方向沿什么方向？电流多大？
【思路点拨】 不管是否真的形成电流，假想成形成电流然后依据电流的定义式求得电流大小．
等效电流问题
例2
【答案】 见精讲精析
变式训练2 半径为 R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应有( )
A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍
B．若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍
C．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大
D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小
电流微观表达式I＝nqSv 的应用
例3
【答案】 AC
【规律总结】 在电流的微观表达式I＝nqSv中，n为导体单位体积内的自由电荷数，是由导体本身的材料决定的，与导体的长度和横截面的大小无关．
变式训练3 (2011年包集高二检测)如图2－1－2所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面 A，在铝导线上取一个截面B，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的( )
A．电流相等
B．电流不相等
C．自由电子定向移动的速率相等
D．自由电子定向移动的速率不相等
图2－1－2
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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第一节 电源和电流
课标定位
学习目标：1.了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场，初步体会动
态平衡的思想．
2．理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定；理解恒定电流，会用公式
q＝It分析相关问题．
3．能从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系．
重点难点：导体中电流的形成原因．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
第一节 电源和电流
课前自主学案
课前自主学案
一、电源
使电路中保持____的电流，能把____从一个位置搬运到另一位置的装置就是电源．
二、恒定电场
1．导线中的电场是由____________等电路元件所积累的电荷共同形成的．
2．尽管这些电荷在运动，但电荷的分布是_____的，这种由稳定分布的电荷所产生的______的电场，称为恒定电场．
持续
电子
电源、导线
稳定
稳定
三、恒定电流
1．把______、______都不随时间变化的电流称为恒定电流．
2．电流：(1)定义：通过导体横截面的_______与通过这些电荷量所用_____的比值，叫做电流强度，简称电流．
(2)公式表达： I＝_______.
大小
方向
电荷量
时间
(3)单位：在国际单位制中是_____，简称安，符号是A.
更小的单位还有______ (mA)、_____ (μA)，换算关系为：1 A＝103 mA＝106 μA.
(4)物理意义：表示电流_____的物理量．
(5)标量：电流虽然有方向，但不是矢量，不符合矢量对方向的要求．电流的方向是这样规定的：导体内______定向移动的方向为电流的方向．
安培
毫安
微安
强弱
正电荷
思考感悟
在电解液和金属导体中都可以形成电流，它们形成电流时有什么不同？
提示：金属导体中是自由电子定向移动形成电流，而电解液中是正、负离子定向移动形成电流．
核心要点突破
特别提醒：计算电流时，首先要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负离子同时存在．其次要注意计算电流大小时，只需代入电量的绝对值．另外公式是I＝q/t而不是I＝q/(St)．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．某电解池中，若在2 s内有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是( )
A．0 B．0.8 A
C．1.6 A D．3.2 A
二、电流的微观表达式
1．建立模型：如图2－1－1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，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q.
图2－1－1
三、三种速率的比较
1．电子定向移动的速率
(1)物理意义：电流就是由电荷的定向移动形成，电流I＝neSv，其中v就是电子定向移动的速率，一般为10－5 m/s的数量级．
(2)大小：10－5 m/s
2．电子热运动的速率
(1)物理意义：构成导体的电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动的速率数量级为105 m/s.
(2)大小：105 m/s
3．电流传导的速率
(1)物理意义：等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流．
(2)大小：3×108 m/s
特别提醒：由于电荷定向移动的速率很小，所以当电路闭合后，电荷并不是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做定向移动形成电流．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．以下说法正确的是( )
A．只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流
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电压，A不对．导体中形成电流的原因是在导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，导体内的自由电子在电场力作用下定向移动形成电流，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，并不是热运动就消失了，其实电子仍然做无规则的热运动，D不对．
课堂互动讲练
对电流的理解和计算
例1
如果导线中的电流为1 mA，那么1 s内通过导体横截面的自由电子数是多少？若“220 V 60 W”的白炽灯正常发光时的电流为273 mA，则20 s 内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个？
【思路点拨】 根据公式q＝It计算，注意单位的统一，记住每个电子所带电荷量e＝1.6×10－19 C.
【答案】 6.25×1015个 3.4×1019个
【借题发挥】 (1)金属导体中导电的是自由电子，自由电子所带电荷量e＝1.6×10－19 C.
(2)当自由电子定向移动通过导体横截面时，若通过的自由电子个数为 n，则 q＝It＝ne.
变式训练1 一硫酸铜电解槽的横截面积为2 m2，在0.04 s 内若相向通过同一横截面的铜离子和硫酸根离子分别为5.625 ×1018个和4.735×1018个，则电解槽中的电流是多大？方向如何？
答案：83 A 方向与铜离子定向移动的方向相同
半径为 R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速率ω沿逆时针匀速转动，则由环产生的等效电流方向沿什么方向？电流多大？
【思路点拨】 不管是否真的形成电流，假想成形成电流然后依据电流的定义式求得电流大小．
等效电流问题
例2
【答案】 见精讲精析
变式训练2 半径为 R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应有( )
A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍
B．若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍
C．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大
D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小
电流微观表达式I＝nqSv 的应用
例3
【答案】 AC
【规律总结】 在电流的微观表达式I＝nqSv中，n为导体单位体积内的自由电荷数，是由导体本身的材料决定的，与导体的长度和横截面的大小无关．
变式训练3 (2011年包集高二检测)如图2－1－2所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面 A，在铝导线上取一个截面B，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的( )
A．电流相等
B．电流不相等
C．自由电子定向移动的速率相等
D．自由电子定向移动的速率不相等
图2－1－2
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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