选修3-1《电源和电流》 (33)
人教版物理选修3-1第二章 第1节 电源和电流
(3)符号及单位:电流用符号 I 表示,单位是安培,符 号为 A。常用单位还有 毫安 (mA)和 微安 (μA),1 A=
103 mA= 106 μA。 q (4)表达式: I= t (q 是在时间 t 内通过导体某一横截
面的电荷量)。 (5)方向:规定 正电荷 定向移动的方向为电流方向。 [说明] 理解电流概念的几个要点 q (1)公式 I= t 中,q 是通过导体横截面的电荷量,而不 是通过导体单位横截面积的电荷量。
(2)当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流 时, 公式中的 q 应为通过导体横截面的正、 负两种电荷电荷量的绝 对值之和。 (3)导体横截面的选取是任意的,电流的大小与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ截面无关。 (4)电流的方向规定为正电荷定向移动的方向,它与负电荷定 向移动的方向相反。 在电源外部的电路中, 电流的方向是从电源的 正极流向负极; 在电源的内部, 电流的方向是从电源的负极流向正 极。电流虽然有大小和方向,但电流是标量,因此电流的合成不遵 循平行四边形定则。
②[判一判] 1. 通电后, 外电路中的电场为恒定电场, 在电场力作用下,电荷将做匀加速运动( × ) q 2.由 I= t 知,流过导体某一截面的电荷 量越大,电流越大( × ) 3.粗细不均匀的通电导线,电流处处相 等,越粗的位置,单位体积内的自由电荷数 越少( √ )
[知识预览] 1.对电源的认识:电源的作用和形成电流的三种电荷 2.电流的理解和计算:金属导体、电解液中电流和环形电流的 计算 3.电流的微观表达式
稳定 的,导线内的电场是沿导线切线方向的恒定电场。
(4)恒定电场与静电场的关系:在恒定电场中,任何位 置的电荷分布和电场强度都不随时间变化, 因此其基本性质 与静电场相同, 在静电场中所学的电势、 电势差及其与电场 强度的关系,在恒定电场中同样适用。
高中物理选修3—1第2章第1节电源和电流
2、某电解槽横截面积为0.5m2,若10s内沿相反方向通过横截面的正负离
子的电量均为10C,则电解液中的电流为___2_A___.
课堂训练 3、关于电流的方向,下列叙述中正确的是( C)
A.金属导体中电流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移动的正离子和负离子,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
方向由A到B,电流强度为3.2A。
小结:当正负离子异向通过同 一截面时,电量q等于二者的绝 对值之和。
A
B
M
探究四:电流的微观表达式
推导:如图所示,AD表示粗细均匀的一段长为L的导体,两 端加一定的电压,导体中自由电荷定向移动的速率为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,
每个自由电荷量为q。
(1) 定义:通过导体横截面的电荷与所用时间的比值。
(2) 表达式:
Iq t
(3) 单位:安培 (A) 其他单位 : mA、μA
(4) 方向:正电荷定向移动的方向
知道吗? 电流是标量还是矢量?为什么?
❖你知道吗?
1 手电筒中小灯泡的工作电流是0.25A。
2 电子手表工作时,液晶显示屏的电流为0.2μA左右。
两静止点电荷激发的 ——静电场
电路各处电荷激发的
尽管这些电荷在运动,但有的流 走了,另外的又来补充,所以电 荷的分布是稳定的,电场的分布 也是稳定的
——恒定电场
恒定电场 电场强度不变 导体中每一处自由电子定向运动速率也不变 电流的强弱和方向都不变 ——恒定电流
探究三:如何定量描述电流的强弱?
1电源和电流-人教版选修3-1教案
电源和电流-人教版选修3-1教案1. 教学目标1.了解电源的作用和种类,能够简单地画出常见的电源符号;2.熟练掌握伏安特性的概念和特点,能够正确地理解和使用电阻、电压、电流的基本概念;3.掌握欧姆定律和基尔霍夫第一定律的表述和计算方法,能够灵活运用在电路计算中。
2. 教学重点1.理解电源的作用和种类;2.掌握伏安特性的概念和特点;3.熟练掌握欧姆定律和基尔霍夫第一定律的应用。
3. 教学难点1.熟练理解电流与电压的关系;2.掌握基尔霍夫第一定律的应用。
4. 教学过程4.1 电源的作用和种类首先,介绍电源的作用和种类。
电源是电路的能量来源,它可以把其他形式的能量转化为电能供电路使用。
电源的种类有直流电源和交流电源两种。
直流电源是指输出直流电的电源,常用的有干电池和直流稳压电源等。
交流电源是指输出交流电的电源,如电压表、信号源等。
此外,还需要让学生了解一些常见的电源符号,包括:电池、电源、直流稳压电源等,让学生通过实物和图形的方法了解电源,并能够简单地画出电源的符号。
4.2 伏安特性的概念和特点其次,介绍伏安特性的概念和特点。
伏安特性是指电路中电压与电流的关系,它是电路中电阻、电压、电流的基本概念,理解伏安特性对于掌握电路计算具有非常重要的作用。
简单理解伏安特性,就是根据欧姆定律,电阻为定值,电流与电压成正比,即电阻越大,同样的电压下电流越小。
4.3 欧姆定律和基尔霍夫第一定律的应用最后,介绍欧姆定律和基尔霍夫第一定律的应用。
欧姆定律是指电路中电压与电流、电阻之间的关系,它的公式为:U = I \* R。
其中,U表示电压,I表示电流,R表示电阻。
欧姆定律对于电路计算非常重要,在实际电路中,通过欧姆定律可以计算出电路中任意两点之间的电压值和电流值。
基尔霍夫第一定律是指在一个闭合电路中,电路中各支路所受电压之和等于电源电动势之和,或者说电路中各支路的电流之和等于电源电流之和。
基尔霍夫第一定律的表述较为抽象,但是对于复杂电路的计算,掌握基尔霍夫第一定律是必须的。
人教版选修3-1第二章第一节电源和电流习题(原卷板)用
第一节《电源和电流》1. 下列关于电源的说法中正确的是( )A. 电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有电压B. 电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电势能的过程C. 电荷的移动形成电流D. 只要电路中有电源,电路中就会形成持续的电流2. 下列叙述正确的是 ( )A. 导体中电荷运动就形成电流B. 电流的国际单位是安培C. 因为电流强度有方向,所以电流强度是矢量D. 导体中有电流通过时,导体内部场强不为零3. 关于电流的说法正确的是 ( )A. 根据I=q/t可知,I与q成正比B. 如果在任何相等时间内通过导体横截面积的电量相等,则导体中的电流是恒定电流C. 电流强度是一个标量,其方向是没有意义的D. 电流强度的单位“安培”是国际单位制中的基本单位4. 关于电流的方向,下列说法中正确的是( )A. 在金属导体中电流的方向是自由电子定向移动的方向B. 在电解液中,电流的方向为负离子定向移动的方向C. 无论在何种导体中,电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反D. 在电解液中,由于是正负电荷定向移动形成电流,所以电流有两个方向5. 如果在导体中产生了电流,则下列说法中正确的是( )A. 导体两端的电压为零,导体内部的场强不为0B. 导体两端的电压为0,导体内部的场强为0C. 导体两端的电压不为0,导体内部的场强不为0D. 导体两端的电压不为0,导体内部的场强为06. 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7. 如图所示是某同学电解硫酸铜的实验装置,他从电流表读出的读数为0.6 A,如果忽略长时间引起的回路中电流的变化,请你帮他计算一下一昼夜可析出多少个铜离子。
人教版高中物理选修3-1第二章第1节电源和电流同步教学设计
2.1《电源和电流》教学设计一、教学概述所教学科:高中物理课题来源:人教版选修3-1第二章《恒定电流》第一节所需课时:1课时二、教学内容分析本节教材内容处于学完电场之后,开始学习电路知识之前,是电场与电路两部分知识的衔接章节,起承上启下作用。
这节课主要围绕“电流”这个概念的理解铺展开来,从“电流的形成”和“电流的大小”作为整节课的两大主线条。
与初中相比,本节课对电流的理解更要从微观角度来理解,属于理论层次,研究的内容学生看不见,也不容易理解,很抽象,对学生的综合应用能力要求比较高。
三、学生分析学生在学完静电场后,对电场力、电场力做功、电势(电势差)、电势能的概念已经有较深刻认识,除外也学过等势体上电荷的分布和转移情况,,此时引导学生理解电流式怎么形成的、电源的作用、引出恒定电流的定义及大小的描述符合学生心理特点。
基于思考怎样使抽象的知识变得更形象、可见、学生容易接受、且符合学生的特点,本节课我设计了“讲授与探究”的教学方式、类比的方法、形象直观的实验来激发学生的求知欲和学习物理的兴趣,同时也设计了两个矛盾冲突点让学生更深入理解微观电流的表达式,以及培养学生敢于质疑和敢于创新的精神。
四、教学目标(一)基本知识与技能1.知道电流产生的三种效应;2.知道电流形成的条件和机制;3.知道什么是恒定电流,记住电流的单位、方向的规定。
4.能够推导出电流的微观表达式。
(二)过程与方法1.通过自制的“电动驱车”和电容器的放电,引出本节课的课题以及电流产生的效应。
2.通过电容器放电使小灯泡发光及传感器对电流和电压的采集进行探究、讨论,得到电流的产生机制,并在实际问题求解中反思。
3.通过类比和探讨,得出计算电流的表达式,再通过给定情景和立体模型的建立,计算出电流的微观表达式。
4.通过两个矛盾冲突点的设置和实验的演示,使学生更深入地理解电流和导体中的电荷运动以及电场建立的关系。
(三)情感态度与价值观1.运用已有静电学知识对实际问题进行反思,从中体会得到结论和解释问题的快乐。
高中物理选修3-1电源和电流知识点
高中物理选修3-1电源和电流知识点电源和电流是人教版高中物理选修3-1课本的内容,有哪些知识点需要学生牢记?下面是店铺给大家带来的高中物理选修3-1电源和电流知识点,希望对你有帮助。
高中物理选修3-1电源和电流知识点一、电源电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。
(从能量的角度看,电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置)二、电流1. 电流:电荷的定向移动形成电流。
2. 产生电流的条件(1)导体中存在着能够自由移动的电荷金属导体——自由电子电解液——正、负离子(2)导体两端存在着电势差三、恒定电场和恒定电流1. 恒定电场:由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。
2. 恒定电流: 大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
四、电流(强度)1. 电流:通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t 的比值叫做电流,即:单位:安培(A) 常用单位:毫安(mA)、微安(μA)2、电流是标量,但有方向?规定正电荷定向移动方向为电流方向注意:(1)在金属导体中,电流方向与自由电荷(电子)的定向移动方向相反;(2)在电解液中,电流方向与正离子定向移动方向相同,与负离子走向移动方向相反,导电时,是正负离子向相反方向定向移动形成电流,电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。
高中物理知识点1.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}2.欧姆定律:I=U/R{I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值(Ω)}3.电阻、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻(Ω/m),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)}4.闭合电路欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U 外{I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)}5.电功与电功率:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)}6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电阻值(Ω),t:通电时间(s)}7.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q,因三此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R8.电源总动率、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,η=P出/P总{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率}高中物理学习方法要重视复习和预习。
《电源和电流》人教版高二物理选修3-1PPT课件
奥斯特实验
奥斯特实验。奥斯特实验第一次把电现象和磁现象联系起来了.
一、电流的磁效应
想一想
既然电能生磁,为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动? 一根通电导线周围的磁场太弱。
问题
怎样才能使电流的磁场变强呢?
有两种方法:(1)增大电流;(奥斯特实验中,短路就是为了增 大电流,获得强的磁场) (2)螺线管。让导线集中起来绕成管状,各导线产生的磁场叠 加在一起。如图:
甲
乙
丙
A.由甲、乙两图可得电流可以产生磁场 B.由甲、乙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关 C.由乙、丙两图可得电流产生的磁场的强弱与电流大小有关 D.由乙、丙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关
课堂练习
【迁移训练1】
(2019 黄冈)下列有关电和磁的判断,正确的是( A )
A.通电导体周围存在磁场 B.磁场是由磁感线组成的 C.互相摩擦的两个物体带同种电荷 D.摩擦起电实质是创造了电荷
_ _
B _
_ _
导体A、B之 间有电势差
当导体两端存在电势差时,导体内建立了电场,导体中的自由电荷在电场力的作 用下发生定向移动,形成电流。
二:导体中产生持续电流的条件
电源
水势A
抽水机
A
连通器
B
水势B
水流
+ ++ + A+ ++ +
正极
1.能把电子从A搬运到B的装置。 2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流。
课堂小结
本堂重点:1.理解奥斯特实验;2.安培定则的应用。 本堂难点: 探究通电螺线管外部磁场的分布特点和磁极与电流方向的关系。
新课标人教版3-1选修三2.1《电源和电流》WORD教案5
2.1电源和电流教学目标一、知识与技能1•让学生明确电源在直流电路中的作用,理解导线中的恒定电场的建立2.知道恒定■:电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流来源学"网3•从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。
二、过程与方法通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。
三、情感态度与价值观通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识,勇于探究与日常生活有关的物理学问题。
教学重点与难点:重点:理解电源的形成过程及电流的产生。
难点:电源作用的道理,区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。
教学过程[来源学+科+网]教师活动:为什么雷鸣电闪时,强大的电流能使天空发出耀眼的强光,但它只能存在于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光?通过现象对比,激发学生的求知欲。
调动学生的学习积极性。
过渡:要回答这个问题,就要从电源的知识学起。
1 •电源教师:(投影)教材图2.1- 1 ,(如图所示)麗■ '■ r R '■■'/\J M K T*^K =(H)i ◎・> *分别带正、负电荷的 A 、B 两个导体球,它们的周围存在电场。
如果用一条导线 R 将它 们连接起来,分析 A 、B 周围的电场、A 、B 之间的电势差会发生什么变化?最后, A 、B 两 个导体球会达到什么状态? R 中出现了怎样的电流?学生活动:在教师的引导下,分析A 、B 周围的电场、A 、B 之间的电势差的变化情况。
认识到,最终 A 、B 两个导体球会达到静电平衡状态。
理解导线R 中的电流只能是瞬时的。
【问题】如何使电路中有持续电流?(让学生回答 一电源)类比:(把电源的作用与抽水机进行类比)如图2— 1,水池A 、B 的水面有一 定的高度差,若在 A 、B 之间用一细管连起来,则 水在重力的作用下定向运动,从水池A 运动到水池B 。
第二章 1 电源和电流—人教版高中物理选修3-1讲义
1电源和电流一、电源1.产生电流的条件:导体两端存在电压.形成持续电流条件:导体两端存在持续电压.2.电源(1)定义:能把电子从正极搬运到负极的装置.(2)作用:维持电路两端有一定的电势差;使闭合电路中保持持续的电流.3.恒定电场(1)恒定电场:当电路达到稳定时,导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的.这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场,叫恒定电场.(2)特点:任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化.二、电流表达式I=qt及电流的方向1.恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流.2.电流定义式:I=qt或q=It,其中:q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量.3.单位:安培,简称安,符号A,常用的单位还有毫安(mA)、微安(μA),1 A=103 mA,1 A=106μA.4.物理意义:反映了电流的强弱程度.5.电流的方向: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与电流方向相反.6.电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反,但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的,应用I=qt时,q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和.7.电流是标量:电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则.三、电流的微观表达式1.电流的微观表达式:I=nqvS.式中n为导体中单位体积内的自由电荷数、q为每个自由电荷的电荷量、v为自由电荷定向移动速率,S为导体的横截面积.2.三种速率的比较(1)电子定向移动速率:电子在金属导体中的平均运动速率,也是公式I=neSv中的v,大小约为10-5 m/s.(2)电流的传导速率:电流在导体中的传导速率等于光速,为3×108 m/s.闭合开关的瞬间,电路中各处以光速建立恒定电场,电路中各处的自由电子几乎同时定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流.(3)电子热运动速率:电子做无规则热运动的速率,大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等,故此运动不能形成电流.1如图所示,电解池内有一价的电解液,t s内通过溶液内截面S的正离子数是n 1,负离子数是n2,设元电荷为e,以下说法中正确的是()A.当n1=n2时电流强度为零B.当n1>n2时,电流方向从A→B,电流强度为I=n1-n2etC.当n1<n2时,电流方向从B→A,电流强度为I=n2-n1etD.溶液内电流方向从A→B,电流强度为I=n1+n2et2铜的摩尔质量为m,密度为ρ,每摩尔铜原子有n个自由电子,每个自由电子的电荷量为e,今有一根横截面积为S的铜导线,通过电流为I时,电子定向移动的平均速率为()A.光速cB.IneS C.ρIneSm D.mIneSρ3一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷,每单位长度上电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为()A.qvB.qv C.qvS D.qvS4一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为q.此时电子的定向移动速率为v,在t时间内,通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为()A.nvStB.nvtC.Itq D.ItSq5导线中的电流是1 A,导线的横截面积为1 mm2.(1)在1 s内,有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e=1.6×10-19 C)?(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子)?(3)自由电子沿导线移动1 m,平均要多少时间?1 电源和电流 1 答案 D解析 正离子定向移动方向就是电流方向,负离子定向移动的反方向也是电流方向;有正、负离子反向经过同一截面时,公式I =q t 中的q 应是正、负离子电荷量绝对值之和,故I =n 1+n 2e t,电流方向由A 指向B ,与正、负离子的数量无关,A 、B 、C 错误,D 正确.2 答案 D解析 设电子定向移动的速率为v ,那么在t 秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vt ·S 中的自由电子数,而体积为vtS 的铜的质量为vtSρ,摩尔数为vtS ρm ,自由电子数为vtSρn m ,所以电荷量q =vtSρne m ,由I =q t =vSρne m 得v =Im neSρ,故A 、B 、C 错,D 对.3 答案 A解析 t s 内棒通过的长度l =vt ,总电荷量Q =ql =qvt . 由I =Q t =qvt t =qv ,故选项A 正确.4 答案 AC解析 在t 时间内,通过铜导线横截面的电荷量为It ,通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为N =It q ,故C 正确,D 错误;把I =nqSv 代入N =It q 可得N =nvSt ,故A正确,B 错误.5 答案 (1)6.25×1018个 (2)7.35×10-5 m/s (3)3.78 h解析 (1)N =q e =It e =6.25×1018个.(2)由公式I =neSv ,得v =I neS =18.5×1028×1.6×10-19×10-6 m/s≈7.35×10-5 m/s. (3)沿导线移动1 m 需用时t =17.35×10-5s≈3.78 h.。
【精品】高中物理选修3-1-优秀教案--2.1《电源和电流》
选修3-1第二章第一节《电源和电流》教学设计一教材分析学生在学习了第一单元的静电场,对电场力做功,电势能的变化已经有了已经有了较深刻的认识,此刻不失时机的引导学生认识恒定电场,是符合学生心里特点。
教材首先利用学生已经学过的等势体上电荷的分布和转移情况,然后引导学生分析恒定电场形成的过程,并引出了电源和恒定电流的定义,和物理意义。
教师引导学生分析思考,这样更能激发学生的求知欲和学习物理的兴趣。
二教学目标1、知识与技能:①了解电源的形成过程。
②掌握恒定电场和恒定电流的形成过程2、过程与方法:在理解恒定电流的基础上,会灵活运用公式计算电流的大小。
3、情感与价值观:通过本节对电源、电流的学习,培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识,勇于探究与日常生活有关的物理问题。
三、教学重点、难点1、理解电源的形成过程及电流的产生。
2、会灵活运用公式计算电流的大小。
四学情分析恒定电流是研究电场的又一跨越,学生具备静电场的基础知识是学习恒定电场的基础和保证,学生参与了静电场的学习中,对电场研究有了重要性的一定认识,既充满期待,但是静电场的电势能,电场力做功,让学生觉得知识有些凌乱,因此,课堂教学中,可以采用教师引导学生分析,学生主动思考,师生共同总结(最好是教师先听学生的总结,再加以点评,这样既能发散学生的思维,调动学生的积极性,活跃课堂气氛,又能减少学生学习物理的恐惧感。
五、教学方法探究、讲授、讨论、练习六、课前准备投影片,多媒体辅助教学设备七课时:一课时八、教学过程【过渡】要回答这个问题,就要从电源的知识学起。
(一)、电源(投影)教材图2.1-1,(如图所示)分别带正、负电荷的A、B两个导体球,它们的周围存在电场。
如果用一条导线R将它们连接起来,分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差会发生什么变化?最后,A、B两个导体球会达到什么状态?R中出现了怎样的电流?(投影)教材图2.1-2,(如图所示)提出问题:如果在AB之间接上一个装置P,它能把经过R流到A的电子取走,补充给B,使AB始终保持一定数量的正、负电荷,情况会怎样呢?【师生互动,建立起电源的概念。
人教课标版高中物理选修3-1:《电源和电流》教案-新版
相似论、同化论指导下的教学设计《电源与电流》按语:人类个体的学习是在相似的基础上不断建构新知识的过程。
教学中应当充分了解和挖掘那些存在于学生头脑中与将学的新知识相似度高的原有知识与经验,作为新知识学习的同化固定点。
本节课中具体应用如下:1.以水泵为电泵(电源)的同化固定点,理解电源在电路中的作用;2.以静电场的性质和规律为恒定电场的同化固定点,演绎恒定电场的形成过程;3.以车流量大小为电流大小的同化固定点,建立电流科学概念;4.以熟悉的生活场景为抽象知识的同化固定点,达成对“三个速率”的理解。
本节课采取的教学策略和方法有,合理想象、适时引问、抽象建模、类比方法等。
其中引问是问题导引的一种很有特色的形式。
引问即引发质疑,发现问题,促进思考。
在新课学习中,有时学生并不能及时感知问题的存在,本节课中教师在了解学习内容的基础上,协助学生进行知识检索,激活已有的知识,使学生感知到问题的存在,同时引发对新问题的思考。
本节课中探究恒定电场的形成、恒定电流的形成及自由电子定向移动速率大小等问题的过程中,教师适时引问,帮助学生发现问题、解决问题。
一、核心素养通过《电源和电流》的类比法学习过程,使学生感受相似现象和规律,体悟物理世界的和谐美。
并能够欣赏逻辑思维的理性之美,培养对物理学的深层兴趣。
二、教学目标1.了解电源使电路形成电流的机制和恒定电场的建立。
2.知道电流方向的规定。
3.掌握电流的定义式,并会用来解决导线中的电流问题以及计算运动电荷所产生的等效电流。
4.能区分导体中自由电子的定向移动速率和建立电场的速率。
5.尝试利用水泵和电泵的相似性,通过类比的方法理解电源的作用。
6.尝试利用静电场和恒定电场的相似性,通过类比的方法了解恒定电场的建立过程。
7.尝试利用车流和电流的相似性,经历电流概念的建立过程。
8.经历建立柱体模型的过程,理解电流的微观表达式。
三、教学重、难点重点:1.电流概念的建立。
2.电流的定义式3.电流的微观表达。
高二物理选修3-1-电源和电流习题及答案
电源和电流一.选择题1 .对于金属导体,还一定知足以下哪一个条件,才能在导体中产生恒定的电流()A .有能够自由挪动的电荷;B.导体两头有电压;C.导体两头有方向不变的电压; D .导体两头有方向不变,且大小恒定的电压。
2 .一架半导体收音机,电池供电的电流是8mA ,也就是说()A .1h 电池供应1C 的电量B. 1000s 电池供应 8C 的电量C. 1s 电池供应8C 的电量 D . 1min电池供应8C 的电量3 .对于电流,以下说法中哪些是正确的()A、通电导线中自由电子定向挪动的速率等于电流的传导速率;B、金属导线中电子运动的速率越大,导线中的电流就越大;C、电流是一个矢量,其方向就是正电荷定向挪动的方向;D、国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位“安培”是基本单位。
4 .有一横截面积为S 的铜导线,流径此中的电流强度为I ,设每单位体积的导线中有n 个自由电子,电子的电量为 e ,此时电子的定向挪动速度为v,在△t 时间内,经过导线的横截面积的自由电子数量可表示为()A .nvs △t ;B. nv △t ;C. I△t/e;D.I△t/se。
5 .对于有恒定电流经过的导体,以下说法正确的选项是()A .导体内部的电场强度为零B.导体是个等势体C.导体两头有恒定的电压存在 D .经过导体某个截面的电量在任何相等的时间内都相等6 .对于电流,以下说法中正确的是()A.经过导线截面的电量越多,电流越大B.电子运动的速率越大,电流越大C.单位时间内经过导体截面的电量越多,导体中的电流越大1D.由于电流有方向,因此电流是矢量二.填空题7 .电源是把 ______能转变为 ______能的装置。
8 .在一条通有恒定电流的导线中,电流是I。
假如每个电子的电量用 e 表示,那么,在时间t 内经过该导线某一横截面的自由电子数等于。
9 .导体中的电流是 5 μA ,那么在 3.2s 内有 ______ C的电荷定向挪动经过导体的横截面,相当于______个电子经过该截面。
人教版高中物理选修3-1课件第二章第1节电源和电流
1.分别带正、负电荷的A、B两个导体,若用导线R连 接,导线R中可能存在一个________电流.若要保持持续的 电流,A、B间需维持着一定的________.能使A、B间维持 一定的电势差的装置称为________.
2.达到稳定状态时,导线内的电场是由________、 ________等电路元件所积累的电荷共同形成的.电荷的分 布是________的,电场的分布也是________的且导线内的 电场线保持和导线________.
推导:如右图所示,AD表示粗细均匀的一段长为l 的导体,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.
AD导体中的自由电荷总数:N=nlS.
总电荷量Q=Nq=nlSq.
所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间:
答案:B
变式迁移
1.把一个金属导体的两端与具有不同电势的带电 物体接触,导体中的电荷将怎样运动?
答案:金属导体中能够自由移动的电荷是带负电 荷的电子,而负电荷在电场力作用下,将由低电势处 向高电势处移动,因此金属导体中的电荷(电子)将从 低电势的物体向高电势的物体运动.
三、电流
1.电流:通过导体横截面的电荷量跟通过这些电 荷量所用时间的比值.
通过触电者的电流大小,一般是取决于皮肤的电阻,湿皮肤 与干皮肤电阻范围大约在1~500 kΩ之间.足够大的电流能 引起手脚肌肉收缩,触电者往往有抓住不放的现象.起初, 电流往往还未达到致命的大小,但因皮肤的电阻是随时间增 加而减小的,当电流强度达到0.1 A时,便可置人于死地.电 流通过人体要放热,因此,人触电死亡,实际上是电流通过 人体(尤其是心脏)时把人烧死的.如果发现某人触电而被粘 在电线上,应该用干木棒或干衣服、绳索等将触电者尽快与 电线分离.
物理选修3-1第二章第一节电源和电流
若P42例题改为: 导体中单位体积內的自由电荷数是n, 每个自由电荷的电荷量为q , 自由电荷的定向运动速率为v , 导体的橫截面积为s,请推导出该导体中的电流I的大小
I=nqsv
对比:I=ρvSNAq/M与I=nqsv相同吗? 相同。∵ n =ρ NA/ M
三、按电流随時间变化规律的不同分类:
1、恒定电流:I=f(t)=不变(含大小和“方向”)
2、交变电流:电流的大小和方向都随時间作周期性变化
(如日常生活与生产中用的正弦交变电)
3、脉动直流电:电流的大小随時间作周期性变化, 但“方向”不随時间作周期性变化 [
但日常中,直流电通常指恒定电流]
四、P42[例题1] ——本节注重点: 1、从I=q/t推导导体中电流I的微观表达式 2、电流I的微观表达式:I=ρvSNAq/M 其中:
3、注意: ①导体中无电场时, 自由电荷仅有无规则运动,不会形成电流 ②电源是维持两个导体间有一定电势差的装置 (有别于电容的放电) ③真空中的电流又是如何形成? (如示波管中电子枪射出的电子流)
二、物理量——电流强度(简称电流): 1、意义:表示电流的強弱程度
2、大小定义式:
I=q/t(国际单位:安
q为每个自由电荷的电荷量(若自由电荷为自由电子,q=e)
s为导体的橫截面积, v为自由电荷的定向运动速率; ρ是密度 ,NA是阿伏加德罗常数, M是摩尔质量) 3、区分两种速率:
※导体中有电流时,自由电荷的定向运动速率:
数量级为10
- 5m/s
※电场的传导速率:3× 108m/s(真空中光速)
题
如图,电解硝酸银(AgNO3)时,在t=5s内从阴极上析出
第二章
恒 定 电
1、电源
高中物理选修3-1 恒定电流知识点
第二章恒定电流一、电源和电流1、电流产生的条件:导体中存在持续电流的条件:是保持导体两端的电势差。
2电流的方向正电荷定向移动的方向为电流的方向。
说明:电流有方向但电流强度不是矢量。
二、电动势1.电动势(1)定义:在电源内部,非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。
(2)定义式:E=W/q(3)物理意义:表示电源把其它形式的能(非静电力做功)转化为电能的本领大小。
电动势越大,电路中每通过1C电量时,电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。
【注意】:①电动势的大小由电源中非静电力的特性(电源本身)决定,跟电源的体积、外电路无关。
②电动势在数值上等于电源没有接入电路时,电源两极间的电压。
③电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
2.电源(池)的几个重要参数①电动势:它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质,与电池的大小无关。
②内阻(r):电源内部的电阻。
③容量:电池放电时能输出的总电荷量。
其单位是:A·h,mA·h.【注意】:对同一种电池来说,体积越大,容量越大,内阻越小。
三、欧姆定律1、导体的电阻①定义:导体两端电压与通过导体电流的比值,叫做这段导体的电阻。
②公式:R=U/I(定义式)说明:A、对于给定导体,R一定,不存在R与U成正比,与I成反比的关系,R只跟导体本身的性质有关B、这个式子(定义)给出了测量电阻的方法——伏安法。
2、欧姆定律①内容:导体中电流强度跟它两端电压成正比,跟它的电阻成反比。
②公式:I=U/R四、串联电路和并联电路1、串联电路①电路中各处的电流强度相等。
I=I1=I2=I3=…②电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和U=U1+U2+U3+…③串联电路的总电阻,等于各个电阻之和。
R=R1+R2+R3+…④电压分配:U1/R1=U2/R2 U1/R1=U/R2、并联电路①并联电路中各支路两端的电压相等。
【高中物理】高中物理(人教版)选修3-1同步教师用书: 第2章 1 电源和电流
1 电源和电流学习目标知识脉络1.了解电流的形成,知道电源的作用和导体中的恒定电场.2.知道电流的定义及单位、方向的规定,理解恒定电流.(重点)3.理解电流形成的微观实质.(难点)电源和恒定电场[先填空]1.电源2.恒定的电场(1)定义:由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场.(2)形成:连接A、B导体的导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的.(3)特点:任何位置的电荷分布和电场强度都不会随时间变化,基本性质与静电场相同.(4)适用规律:在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场.[再判断]1.恒定电场与静电场基本性质相同,两者没有区别.(×)2.电路中有电流时,电场的分布就会随时间不断地变化.(×)3.电源的作用就是将其他形式的能转化为电能.(√)4.恒定电场的电场强度不变化,一定是匀强电场.(×)[后思考]恒定电场就是静电场,对吗?【提示】静电场是静电荷产生的电场,而恒定电场是由电源、导线等电路元件累积电荷形成的电场,但二者基本性质相同.[合作探讨]如图2-1-1所示,电闪雷鸣时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光.图2-1-1探讨1:电闪雷鸣时,耀眼的闪光为什么只持续一瞬间?【提示】因为云层与大地或云层之间的电压在电闪瞬间减小,不能再维持强大电流的存在.探讨2:电闪雷鸣过程中发生怎样的能量转化?【提示】电能转化为光能、热能等.[核心点击]1.电源的作用(1)从电荷转移的角度看,电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动.(2)从能量转化的角度看,搬运电荷的过程是非静电力做功的过程,从而将其他形式的能转化为电能.2.形成电流的三种电荷形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子,其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子,液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子,气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子.1.关于电流,下列叙述正确的是()A.只要将导体置于电场中,导体内就有持续电流B.电源的作用可以使电路中有持续电流C.导体内没有电流时,就说明导体内部的电荷没有移动D.持续电流是由静电场产生的【解析】电流在形成时有瞬时电流和恒定电流,瞬时电流是电荷的瞬时移动形成的,而持续电流是导体两端有稳定的电场形成的,电源的作用就是在导体两端加上稳定的电压,从而在导体内部出现稳定的电场,可见本题答案应选B.【答案】 B2.(多选)在由电源、导线等电路元件所组成的电路中,以下说法正确的是()【导学号:34522019】A.导线中的电场强度处处为零B.导线中的电场强度方向跟导线方向平行C.导线处于静电平衡状态D.导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低【解析】在电源和导线中感应电荷的共同作用下,垂直导线方向的电场相互抵消,在导体中形成了沿导线方向的电场,即导线中的电场强度方向跟导线方向平行,B正确,A错误;导体内有电场,说明导体不是静电平衡状态,C错误;沿电场方向电势逐渐降低,电场方向就是正电荷的受力方向,也就是电流的方向,即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低,D正确.【答案】BD电路中有持续电流的两个条件(1)电路中有电源.(2)电路还必须是闭合的,即必须用导体将电源连接起来.恒定电流[先填空]1.电流概念(1)概念:电荷的定向移动形成电流.(2)物理意义:反映了电流的强弱程度.(3)符号及单位:符号是I,单位有安培、毫安、微安(单位符号分别为A、mA、μA).(4)表达式:I=q t.(5)电流的方向:规定正电荷定向移动方向或负电荷定向移动的反方向为电流方向.2.恒定电流大小和方向都不随时间变化的电流.[再判断]1.电流既有大小,又有方向,是矢量.(×)2.电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多.(√)3.导体中的电流,实际是正电荷的定向移动形成的.(×)[后思考]有同学认为“只有导体中才可有电流”,谈一谈你的认识.【提示】电荷定向移动形成电流,不论是导体内还是其他空间,只要有电荷定向移动就可形成电流,如氢原子中核外电子做匀速圆周运动时,形成了一环形电流等.[合作探讨]如图2-1-2所示,把电源用导线连接在插入食盐水中的两个金属电极上,电路中形成电流.图2-1-2探讨1:盐水中的电流和金属导线中的电流形成机制有什么不同?【提示】盐水中的电流是Cl-离子和Na+离子同时反向定向移动形成的,金属导线中的电流是自由电子定向移动形成的.探讨2:盐水中的电流沿什么方向?【提示】左.探讨3:假设t s内有N个Cl-和N个Na+通过图中虚面,则电路中的电流多大?【提示】I=2 Ne t.[核心点击]1.理解电流概念注意的四个要点(1)公式I=qt中,q是通过导体横截面的电荷量,而不是通过导体单位横截面积的电荷量.(2)当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流时,公式中的q 应为通过导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和.(3)横截面的选取是任意的,电流的大小与横截面无关.(4)电流的方向规定为正电荷定向移动的方向,它与负电荷定向移动的方向相反.在电源外部的电路中,电流的方向是从电源的正极流向负极;在电源的内部,电流是从电源的负极流向正极.电流虽然有大小和方向,但电流是标量,而不是矢量.因此电流的合成不遵循平行四边形定则.2.电流的微观表达式I=nqS v(1)建立模型如图2-1-3所示,AB表示粗细均匀的一段导体,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.设导体的长度为L,横截面积为S,导体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2-1-3(2)理论推导导体AB中的自由电荷总数N=nLS总电荷量Q=Nq=nLSq所有这些电荷都通过导体横截面所需要的时间t=L v根据公式I=qt可得,导体AB中的电流I=Qt=nLSqLv=nqS v.(3)结论由此可见,从微观上看,电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动的速率以及导体的横截面积.3.三种速率的区别电子定向移动的速率电子热运动的速率电流传导的速率物理意义电流是由电荷的定向移动形成的,电流I=nqS v,其中v就是电子定向移动的速率.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.闭合开关的瞬间,电路中各处以光速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大小10-5 m/s105 m/s3×108 m/s3.铜的相对原子质量为m,密度为ρ,每摩尔铜原子有n个自由电子,今有一根横截面积为S的铜导线,当通过的电流为I时,电子平均定向移动的速率为()【导学号:34522020】A.光速c B.I neSC.ρIneSm D.mIneSρ【解析】假设电子定向移动的速率为v,那么在t时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS中的自由电子数,而体积为vtS的铜的质量为vtSρ,摩尔数为vtSρm,所以电荷量q=v tSρnem,因电流I=qt=vSρnem,于是得到v=mIneSρ.【答案】 D4.一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为()A.q v B.q/vC.q v S D.q v/S【解析】时间t内通过垂直于棒运动方向某一横截面的电荷量Q=q v t,依电流的定义式可得I=Qt=q v,故A正确.【答案】 A计算电流大小的三种方法1.金属导体中电流的计算金属导体中的自由电荷只有自由电子,运用I=qt计算时,q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量.2.电解液中电流的计算电解液中的自由电荷是正、负离子,运用I=qt计算时,q应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和.3.环形电流的计算环形电流的计算采用等效的观点分析.所谓等效电流,就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流.对周期性运动的电荷,常取一个周期来计算等效电流.利用I=qt=qT求等效电流.高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上,时间就是我们致胜的法宝,与其犹犹豫豫不知如何落笔,倒不如多学习答题技巧。
人教版高中物理选修3-1第1节电源和电流.docx
高中物理学习材料桑水制作第1节电源和电流 1.电源的作用是能保持导体两端的电压,使电路中有持续电流。
2.恒定电流是指大小和方向都不随时间变化的电流,产生电流的条件是导体内有自由电荷,且导体两端存在电压。
3.电流的大小为I =q t,方向规定为正电荷定向移动的方向。
负电荷定向移动的方向与电流方向相反。
电 源[自学教材](1)如图2-1-1所示,带有正、负电荷的A 、B 两个导体,若用一条导线连接,则导线中的自由电子在静电力的作用下定向移动,B 失去电子,A 得到电子,A 、B 之间的电势差很快消失,两导体成为等势体,在导线中形成瞬时电流。
(2)电源:就是在A、B两个导体之间连接的一个装置,它能源图2-1-1源不断地把经过导线流到A的电子取走补给B,使A、B两个导体始终保持一定数量的正、负电荷,维持一定的电势差,使电路中形成持续的电流。
电源就是把电子从A搬到B的装置。
(3)形成电流的条件:一是要有自由移动的电荷;二是导体两端存在电势差。
[重点诠释]1.电源的作用(1)从电荷转移的角度看,电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动。
(2)从能量转化的角度看,搬运电荷的过程是非静电力做功的过程,从而将其他形式的能转化为电能。
2.形成电流的三种电荷形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子,其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子,液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子,气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。
[特别提醒] 有电源不一定得到持续的电流,要得到持续的电流需要同时满足两个条件:(1)电路中有电源。
(2)电路还必须是闭合的,即必须用导体将电源连接起来。
所以只有电源,电路不闭合也不会有持续电流。
1.现代生活离不开电源,电子表、照相机、移动电话、计算器及许多电子产品,都需要配备各式各样的电源,关于电源以下说法正确的是( )A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极,从而保持两极之间有稳定的电势差B.电源的作用就是将其他形式的能转化为电能C.只要电路中有电源,电路中就一定有电流D.电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量解析:电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差,这需要电源不断地将其内部的负电荷向负极聚集,将正电荷向正极聚集,外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动,在电源内部,需要将正极上的电子搬运到负极,维持电势差不变,故A错;从能量角度来看,电源在搬运电荷的过程中,需要克服电场力做功,将其他形式的能转化为电能,B对;电路中有电流不仅需要电源,还需要电路是闭合的,故C错;电源是对电路提供能量的装置,故D错。
人教版选修3-1第二章第一节电流和电源
-
-
+ ++ + A+ + ++
___
_ _
B _
_ _
A
B
等势体
A 抽水机
导体中自由电子的定向
B 移动使两个带电体成为
水池
等势体,达到静电平衡,
导线R中会产生一个瞬时
电流
形成恒定电流的条件: 保持导体两端的电势差(电压)
电源
-
+ FP
-
P的作用:把电子从 A搬运到B,使A、 B之间始终保持一 定的电势差。
定电流
例与练
• 2、在稀CuSO4溶液中插入两碳棒极板, 在两极板上加一定的电压,在10s内有 5×1018个Cu离子通过某截面,则碳棒中 的电流强度为多大?
q 510181.61019 2 2C 3.2C
I q 0.32A t
例与练
• 3、原子中电子绕原子核的圆周运动可以等 效为环形电流。设氢原子的电子以速率v在 半径为r的圆周轨道上运动,电子的电量为 e,等效电流有多大?
穆棱市朝鲜族学校 董海雷
从这一章开始我们就要进一步来学习电荷在 有定向移动时产生的现象、规律及应用,以进一 步加深对电的认识,因此本章是电学部分的重点 章,它不但为后面的学习打下基础,而且还有较 大的实用价值,是学习电工学和电子技术的基础, 对日常生活和生产实际中正确使用电器也很有用。 和上一章一样,本章同样是在初中所学知识基础 上加以提高和扩展的,故仍须十分重视才能学好 它。
D.It/Se
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高中物理选修3-1《2.1电源和电流》例题
1.下列关于电流方向的说法中,不正确的是()
A.电流的方向就是自由电荷定向移动的方向
B.电流的方向就是正电荷定向移动的方向
C.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
D.在电解液中,电流的方向与正离子定向移动的方向相同
【分析】电荷的定向移动形成电流,定向移动的电荷可以是正电荷,可以是负电荷,可以是正负电荷向相反方向定向移动形成电流.但是规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.
【解答】解:A、B、电荷的定向移动形成电流,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,故A错误,B正确;
C、在金属导体中,自由电荷是电子,电子带负电,电流的方向与自由电子定向移动的方
向相反,故C正确;
D、在电解液中,自由电荷是正负离子,电流的方向与正离子定向移动的方向相同,故D
正确;
本题选择错误的,故选A。
【点评】本题考查了电流的形成、电流方向的规定、电源外部电流方向和金属导体中电流方向.
注意:一定要注意负电荷定向移动的方向与电流方向是相反的.
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