新课标高中物理选修第1节 电源和电流教案
高中物理选修1-1教案-1.5电流和电源2-人教版
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电源和电流一、教学目标(一)知识与技能1.知道什么是电源,明确电源在直流电路中的作用2.掌握恒定电场和恒定电流的形成过程3.知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流(二)过程与方法通过类比和分析,使学生更好地理解电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等(三)情感、态度与价值观1.通过运用模型法分析电流及电源,培养学生综合分析问题的能力2.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二、教学重难点教学重点:理解电源的形成过程及电流的产生教学难点:电源作用的机理,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。
三、教学过程(一)引入新课人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识,而且形成了若干重要的电学概念和研究方法,成为电学理论的重要基础。
但是,无论在自然界还是生产和生活领域,更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。
那么,电荷为什么会流动?电荷流动服从什么规律,产生哪些效应?这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢?(过渡:这节课就来学习有关电流的知识。
)(二)进行新课复习回顾:1、电容器是用来储存电荷的装置。
2、任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体,都可以组成电容器。
3、电容器的充电:使电容器带上电荷的过程。
电容器的放电:使电容器失去电荷的过程。
4、电容器的电容单位:法拉(F)1μF=10-6F 1pF=10-12F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?电流(标量)历史印迹:18世纪末,意大利医学教授伽伐尼发现,用相连的两种金属分别接触青蛙肌肉的两个位置,会引起肌肉的收缩。
认为这是一动物电现象。
意大利化学和物理学家伏打在重复了伽伐尼的实验后提出,产生电流的关键在于两种不同金属的连接,青蛙腿只是起到了检验作用,1800年伏打用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸片叠成电堆产生了电流,这个装置后来称为伏打电堆。
高中物理 第二章 恒定电流 第1节 电源和电流学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学
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第1节 电源和电流1.理解电源的作用. 2.理解恒定电场的形成过程. 3.理解恒定电流的概念,会用公式q =It 分析相关问题. 4.知道电流形成的微观实质.一、电源1.定义:能把电子从正极搬运到负极的装置. 2.作用(1)维持电路两端有一定的电势差. (2)使闭合电路中保持持续的电流. 二、恒定电流 1.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. 2.恒定电流(1)定义:大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流.(2)公式:I =q t或q =It ,其中:I 表示电流,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 ;常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA). 1 A =103mA ;1 A =106μA.判一判 (1)有电源不一定得到持续的电流,要得到持续的电流除电路中有电源外,电路还必须是闭合的,即必须用导体将电源连接起来.( )(2)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,从而使电源两极之间有稳定的电势差,电路中形成持续的电流.( )(3)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.( )(4)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,电场线与导线表面垂直.( )(5)公式I =qt中,q 是通过导体横截面的电荷量,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.( )提示:(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√想一想 电流的方向一定是电荷的定向移动方向吗?方向不变的电流一定是恒定电流吗?提示:不一定.电流的方向与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反.恒定电流是指大小和方向都不变的电流,方向不变、大小改变的电流不是恒定电流.做一做 如图所示,一根截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀地带有负电荷,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 .vqB .q vC .vqSD .qv S提示:选A .经过时间t ,通过右端横截面的电荷量Q =qvt ,根据I =Q t得I =vq ,A 正确.对电流的理解1.电流的形成(1)形成原因:电荷的定向移动. (2)形成条件:导体两端有电压.(3)电路中产生持续电流的条件:电路中有电源且电路闭合.2.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的方向相反.3.电流的大小(1)定义式:I =qt.用该式计算出的电流是时间t 内的平均值.对于恒定电流,电流的瞬时值与平均值相等.(2)两点说明①电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反,但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的,应用I =q t求电流时,q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和.②q =It 是I =q t的变形,是求电荷量的重要公式.4.电流是标量:电流虽然有方向,但是它遵循代数运算法则,所以电流不是矢量,而是标量.命题视角1 对电流定义的理解(多选)关于电流的概念,下列说法中正确的是( ) A .导体中有电荷运动就形成电流B .电流是一个矢量,其方向就是正电荷定向运动的方向C .在国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位安培是基本单位D .对于导体,只要其两端电势差为零,电流也必为零[解析] 导体中有大量的自由电子,总在不停地做无规则运动,没有定向运动,在一段时间t 内,通过导体某一截面的电荷是双向的,其数值又是相等的,电流为零,故A 错误;电流是一个标量,因为其运算不符合矢量运算规则,为了便于研究电流,人们规定正电荷定向运动的方向为电流的正方向,以区别于负电荷的定向运动,故B 错误;在国际单位制中,共有七个基本量,电流是其中之一,故C 正确;对于导体,其两端电势差为零时,导体内无电场,电子不能定向运动,故电流为零,D 正确.[答案] CD命题视角2 定义式I =q t的应用(2018·重庆校级期中)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n 2,设元电荷为e ,以下解释中正确的是( )A .当n 1=n 2时电流强度为零B .当n 1>n 2时,电流方向从A →B ,电流强度为I =(n 1-n 2)e tC .当n 1<n 2时,电流方向从B →A ,电流强度为I =(n 2-n 1)etD .溶液内电流方向A →B ,电流强度I =(n 1+n 2)e t[解析] 正电荷定向移动方向就是电流方向,负电荷定向移动的反方向也是电流方向,A 、B 错误;有正、负电荷反向经过同一截面时,I =qt公式中q 应是正、负电荷电荷量绝对值之和,故I =n 1e +n 2et,电流方向由A 指向B ,与正、负电荷的数量无关,C 错误,D 正确. [答案] D不同导体中电流的计算方法(1)金属导体:自由电荷只有自由电子,运用I =q t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:自由电荷是正、负离子,运用I =q t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)电离状态的气体:自由电荷既有正、负离子,也有自由电子,利用公式I =q t求气体导电电流时,q 应是三种带电粒子通过横截面的电荷量的绝对值之和.(4)环形电流:有些电流,并不是导体内电荷的定向移动形成的,如电子绕核运动,经电场加速的粒子流、带电体的运动等,可以通过等效方法用I =q t求解等效电流.【题组突破】1.下列有关电源的电路中,导线内部的电场强度的说法正确的是( ) A .导线内部的电场就是电源所形成的电场B .在静电平衡时,导线内部的场强为零,而导线外部的场强不为零,所以导线内部的电场不是稳定的C .因为导线处于电源的电场中,所以导线内部的场强处处为零D .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,导线内的电荷处于平衡状态,电荷分布是稳定的,电场也是稳定的解析:选D .导线内部的电场是电源和导线积累电荷所形成的两部分电场的矢量和,稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零),而是场强大小恒定,方向与导线切线一致,是一种动态的平衡,故A 、B 、C 错,D 对.2.某一探测器因射线照射,内部气体电离,在时间t 内有n 个二价正离子到达阴极,有2n 个电子到达探测器的阳极,则探测器电路中的电流为( )A .0B .2ne tC .3ne tD .4ne t解析:选D .由题意可知,在时间t 内通过某横截面的电荷量为n ·2e +2n ·e =4ne ,故根据电流的定义可知探测器电路中的电流为I =q t =4net,故选项D 正确. 电流的微观解释1.建立“柱体微元”模型: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 ,设导体的横截面积为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 .2.理论推导: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:t =lv .根据公式q =It 可得:导体AD 中的电流:I =Q t=nlSql /v=nqSv . 3.影响因素:从微观上看,电流取决于导体单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小和导体的横截面积.4.结论:从微观上看,电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动速率的大小,还与导体的横截面积有关.5.两个公式的比较I =q tI =nqSv公式性质 定义式 决定式 电流的意义 时间t 内的平均电流 某时刻的瞬时电流 描述的角度大量电荷定向移动的宏观表现形成电流的微观实质联系 由I =q t可导出I =nqSv 【题组过关】1.(多选)有一横截面积为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e ,此电子的定向移动速率为v ,在Δt 时间内,通过导线横截面的自由电子数可表示为( )A .nvS ΔtB .nv ΔtC .I ΔteD .I ΔtSe解析:选AC .因为I =q Δt ,所以q =I ·Δt ,自由电子数目为N =q e =I Δte,C 正确,D错误;又因为电流的微观表达式为I =nevS ,所以自由电子数目为N =q e =I Δt e =nevS Δte=nvS Δt ,A 正确,B 错误.2.(2018·广东佛山一中高二月考)在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为U 的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束.已知电子的电荷量为e 、质量为m ,则在刚射出加速电场时,一小段长为Δl 的电子束内的电子个数是( )A .I ΔleS m 2eU B .I Δle m 2eU C .I eSm 2eUD .IS Δlem 2eU解析:选B .设电子刚射出电场时速度为v ,长为Δl 的电子束内的电子数为n ,则eU =12mv 2 ①I =ne Δt ②Δt =Δl v③由①②③式解得n =I Δle m2eU,故B 正确.[随堂检测]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.以下关于电源的说法正确的是( )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:选B .电源的作用是维持正、负极之间有一定的电势差,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 错误.从能量转化的角度来看,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,故B 正确.若要电路中有电流,不仅需要有电源,还需要电路是闭合的,两者缺一不可,故C 错误.电源是对电路提供能量的装置,故D 错误.2.(多选)如图所示,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解析:选AD .由电流定义知I =q t =net,A 正确,B 错误.由电流的微观表达式I =nSqv 知,I 、n 、q 均相等,因为S A <S B ,所以v A >v B ,C 错误,D 正确.3.(高考上海卷)重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射+5价重离子束,其束流强度为1.2×10-5A ,则在1 s 内发射的重离子个数为(e =1.6×10-19C)( )A .3.0×1012B .1.5×1013C .7.5×1013D .3.75×1014答案:B4.已知铜导线中的电流为1 A ,铜导线的横截面积为1 mm 2,求:(1)在1 s 内,有多少个电子通过铜导线的横截面?(电子电荷量e =1.6×10-19C)(2)自由电子的平均移动速率多大?(设铜导线中每立方米含有8.5×1028个自由电子) 解析:(1)1 s 内通过铜导线横截面的电荷量为q =It =1 C .所以1 s 内通过铜导线横截面的电子个数N =q e =11.6×10-19(个)=6.25×1018(个).(2)由电流的微观表达式I =nqSv 得自由电子的平均移动速率v =I nqS=18.5×1028×1.6×10-19×1×10-6 m/s ≈7.35×10-5m/s . 答案:(1)6.25×1018个 (2)7.35×10-5m/s[课时作业] [学生用书P129(单独成册)]一、单项选择题1.关于电流的说法中正确的是( ) A .根据I =q t,可知I 与q 成正比B .如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流C .电流有方向,电流是矢量D .电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位解析:选D .依据电流的定义式可知,电流与q 、t 皆无关,选项A 错误;虽然电流是标量,但是却有方向,因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等,但如果方向变化,电流也不是恒定电流,所以选项B 、C 错误;选项D 正确.2.金属导体内电流增强,是因为( ) A .导体内单位体积的自由电子数增多 B .导体内自由电子定向移动的速率增大 C .导体内电场的传播速率增大 D .导体内自由电子的热运动速率增大解析:选B .对于确定的金属导体,单位体积内的自由电子数是一定的,而且导体内电场的传播速率也是一定的,所以A 、C 错误;导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大,使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大,B 正确;导体内自由电子的热运动与电流的大小无直接关系,D 错误.3.一段粗细均匀的铜导线的横截面积是S ,导线单位长度内的自由电子数为n ,铜导线内的自由电子所带的电荷量为e ,自由电子做无规则热运动的速率为v 0,导线中通过的电流为I .则下列说法中正确的是( )A .自由电子定向移动的速率为v 0B .自由电子定向移动的速率为v =I neSC .自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD .自由电子定向移动的速率为v =I ne解析:选D .v 0为电子做无规则热运动的速率,非定向移动速率,故A 错误.对于电流微观表达式I =nqSv ,式中n 为单位体积内的自由电子数,而本题中n 为单位长度内的自由电子数,t 时间内通过导线某一横截面的自由电子数为nvt ,电荷量Q =nvte ,所以电流I =Q t =nev ,所以v =I ne,故B 、C 错误,D 正确.4.电路中有一电阻,通过电阻的电流为5 A ,当通电5分钟时,通过电阻横截面的电子数为( )A .1 500个B .9.375×1019个 C .9.375×1021个 D .9.375×1020个解析:选C .q =It ,n =q e =It e=9.375×1021个. 5.如图所示的电解池,在1 s 的时间内,共有3 C 的正离子和3 C 的负离子通过截面xy ,则这个电路中的电流是( )A .0 AB .1.5 AC .3 AD .6 A解析:选D .电解液中的正、负离子定向移动的方向相反,故它们产生同向的电流,由公式I =q t 得,电路中的电流I =3+31A =6 A ,故D 正确.6.(2018·重庆市万州二中高二期中)北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m 的近似圆形轨道.当环中电子以光速的110流动而形成10 mA 的电流时,环中运行的电子数目为(已知光速c =3×108m s ,电子电荷量e =1.6×10-19C)( )A .5×1010B .5×1011C .1×102D .1×104解析:选B .电子运动一周所需要的时间:t =240110×3×108 s =8×10-6s在圆形轨道上任取一横截面,则在t 时间内整个环中的电子刚好都通过该截面,故环中具有电子的电量为:q =It =10×10-3×8×10-6 C =8×10-8 C环中具有电子数N =q e =8×10-81.6×10-19个=5×1011个.7.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,今有一根横截面积为S 的铜导线,当通过的电流为I 时,电子平均定向移动速率为( )A .光速cB .I neS C .IρneSmD .mIneSρ解析:选D .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,所以电量q =vtSρne m ,I =q t =vSρne m ,于是得:v =ImneSρ. 二、多项选择题8.关于电流的方向,下列说法中正确的是 ( )A .电源供电的外部电路中,电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B .电源内部,电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C .电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D .电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反解析:选AD .在电源的外部电路中,电流从正极流向负极,在电源内部,电流从负极流向正极,电源正极电势高于负极电势,所以A 正确,B 错误;电子带负电,电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反,C 错误,D 正确.9.给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电,下列说法正确的是( )A .粗的地方电流大,细的地方电流小B .粗的地方电荷定向移动速率大,细的地方小C .各处的电流大小相同D .粗的地方电荷定向移动速率小,细的地方大解析:选CD .同一根导线上的电流相等,故C 对;由I =nqSv 可得v =I nqS ,故D 对. 10.(2018·福建宁德一中高二检测)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满足( )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,电流将变小解析:选AB .截取圆环的任一截面S ,如图所示,在橡胶圆环运动一周的时间 T 内,通过这个截面的电荷量为Q ,则有:I =q t =Q T ,又 T =2πω,所以I =Qω2π.分析各选项可知本题选A 、B . 三、非选择题11.如图所示,在NaCl 溶液中,正、负电荷定向移动,方向如图中所示,若测得2 s 内分别有1.0×1018个Na +和Cl -通过溶液内部的横截面M ,溶液中的电流方向如何?电流为多大?解析:NaCl 溶液导电是靠自由移动的Na +和Cl -,它们在电场力作用下向相反方向运动.因为电流方向为正电荷定向移动的方向,故溶液中电流方向与Na +定向移动的方向相同,即由A 流向B .Na +和Cl -都是一价离子,每个离子的电荷量为e =1.6×10-19 C ,NaCl 溶液导电时,Na +由A 向B 定向移动,Cl -由B 向A 定向移动,负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动,可见,每秒钟通过横截面M 的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和,则有I =q t =|q 1|+|q 2|t= 1.0×1018×1.6×10-19+1.0×1018×1.6×10-192 A =0.16 A .答案:由A 流向B 0.16 A12.某品牌手机在待机工作状态时,通过的电流是4微安,则该手机一天时间内通过的电荷量是多少?通过的自由电子个数是多少?解析:通过的电荷量为:q =It =4×10-6×24×3 600 C ≈0.35 C通过的电子个数为:N =q e =0.351.6×10-19个≈2.19×1018个. 答案:0.35 C 2.19×1018个。
高中物理电源和电流教案 新课标 人教版 选修1-1
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电源和电流教学过程:1800年3月20日,意大利物理学家伏特宣布发明伏达电堆,这是最早的直流电源。
从此,人类对电的研究从静电发展到流动电〔电流〕1、电流⑴电流的概念:电荷的定向移动形成电流。
水在水管中沿着一定的方向流动,水管中就有了水流。
电荷在电路中沿着一定的方向移动,电路中就有了电流。
在刚才的实验里,金属棒中的电荷是怎样移动的?是从A到B,还是从B到A?重做实验,继续观察验电器A、B金属箔片X角的变化。
可看到B的金属箔片X开到一定角度就不再增大了,A的金属箔片的X角也不再减小。
实验说明电荷不再通过金属棒往验电器B上移动了,金属棒中不再有电流了。
“这种瞬间电流在实际当中没有多大用处。
⑵维持持续电流的条件演示实验:挂上磁性黑板,把背后粘有小磁元的电池、灯座、开关依次贴在磁性黑板上。
打开开关,用导线将上述元件连接好。
合上开关,小灯泡持续发光;打开开关,小灯泡熄灭。
将干电池取走,合上开关,小灯泡也不发光。
引导同学思考:小灯泡持续发光,表示有持续电流通过小灯泡的灯丝。
你能否通过上述实验找到维持小灯泡中有持续电流的条件?①有电池。
②合上开关。
⑶电流的方向电荷有两种,电路中有电流时,发生走向移动的电荷可能是正电荷,也可能是负电荷。
还有可能是正负电荷同时向相反方向发生定向移动。
规定:正电荷定向移动的方向为电流方向。
这个规定是在19世纪初,在物理学家刚刚开始研究电流时,并不清楚在不同的情况下究竟什么电荷在移动时做出的,而在后来的研究中发现,这样的规定并不影响研究电流的有关问题,并且在酸、碱、盐的溶液中就有正电荷的定向移动,因此这个规定一直沿用至今。
按照这个规定,在电源外部,电流的方向是从电源的正极流向负极。
中的电流方向又如何?2电源能够持续提供电流的装置叫电源。
大量用电器的电源,是发电厂里的发电机;发电机是将机械能转化为电能的装置。
日常生活中和实验室里常用的电源,是干电池和蓄电池;干电V K P 图一A 池、蓄电池是将化学能转变成电能的装置。
2017_2018学年高中物理第二章恒定电流第1节电源和电流教学案
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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.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。
3.恒定电流是指大小和方向都不随时间变化的电流。
一、电源1.概念在电路中把在电场力作用下移动到导体A 的电子搬运到导体B 的装置。
图2112.作用(1)在导体A 、B 两端维持一定的电势差。
(2)使电路中保持持续的电流。
二、恒定电流 1.恒定电场(1)定义:由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
(2)形成: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:导线内的电场线与导线平行,电荷的分布是稳定的,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。
2.电流(1)概念:电荷的定向移动形成电流。
(2)物理意义:表示电流强弱程度的物理量。
(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 =103mA =106μA。
(4)表达式:I =q t(q 是在时间t 内通过导体某一横截面上的电荷量)。
(5)方向:规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
3.恒定电流(1)概念:大小、方向都不随时间变化的电流。
(2)形成:恒定电场使自由电荷速率增加,自由电荷与导体内不动的粒子的碰撞,使自由电荷速率减小,最终表现为平均速率不变。
1.自主思考——判一判(1)电路中有电流时,电场的分布就会随时间不断地变化。
(×) (2)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。
(√) (3)恒定电场的电场强度不变化,一定是匀强电场。
(×) (4)电流既有大小,又有方向,是矢量。
高中物理选修1,1《电流和电源》教案
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高中物理选修1,1《电流和电源》教案高中物理选修1-1《电流和电源》教案教学准备教学目标教学目标】1. 知道电源在直流电路中的作用2.知道恒定电流的定义、单位3.从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。
教学重难点重点:电流的概念难点:从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。
教学过程【自主预习】1.电源观察教材图2.1-1,A、B分别带正负电荷,如果在它们之间连接一条导线R,导线R自由电子会在静电力的作用下定向移动(电流),电子移动方向为(填A→B或B→A),若要保持持续的定向移动(电流),A、B需有一个装置,使A、B周围的空间始终存在一定的电场,能使A、B间维持一定的电势差的装置称为。
2.恒定电场导线内的电场是由、等电路元件所积累的电荷共同形成的,电荷的分布是稳定的,电场的分布也不会。
由的电荷所产生的的电场,称为恒定电场,3.恒定电流由于的作用,导体中自由电荷定向运动的速率,而运动过程中会与导体内不动的粒子从而减速,总体来说自由电荷定向运动的不随时间变化。
把、都不随时间的电流称为恒定电流。
I表示电流,q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量,它们间的关系式为:_______。
电流的单位为,简称,符号是,常用的电流单位还有和。
【典型例题】一、形成电流的条件【例1】如图验电器A带负电,验电器B不带电,用导体棒连接A、B的瞬间,下列叙述中错误的是( )A、有瞬时电流形成,方向由A到BB、A、B两端的电势不相等C、导体棒内的电场强度不等于零D、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动一、电流的定义【例2】已知电子的电荷量为e,质量为m,氢原子的核外电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动,则电子运动形成的等效电流大小为多少?二、电流的微观表达式【例3】有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流强度为I,设每单位体积导线有n个自由电子,电子的电荷量为q,此时电子定向移动的速度为v,在Δt时间里,通过导线横截面的自由电子数目可表示为( )A.nvSΔtB.nvΔtC.IΔt/qD.IΔt/Sq【例4】如图所示的电解槽中,如果在4s内各有8c的正、负电荷通过面积为0.8㎡的横截面AB,那么⑴在图中标出正、负离子定向移动的方向;⑵电解槽中的电流方向如何?⑶4s内通过横截面AB的电量为多少?⑷电解槽中的电流为多大?【课后练习】1.形成持续电流的条件是( )A.只要有电压加在物体的两端B.必须保持导体两端有电压C.只在导体两端瞬时加电压D.只要有大量的自由电荷2.在由电源、导线等电路元件所形成的电路中,以下说法正确的是 ( )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.导线内各点的电势相等D.导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低3.以下说法正确的是( )A.导体中的电流是正电荷的定向移动形成的B.电荷定向移动的速率等于电流的传导速率C.单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大D.导体中越粗的地方单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大4.某电解池,如果在1s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1m2的某截面,那么通过这个截面的电流是( )A.0B.0.8AC.1.6AD.3.2A5.导体中电流I的表达式为I=nqSv,其中S为导体的横截面积,n 为导体每单位体积内的自由电荷数,q为每个自由电荷所带的电荷量,v是( )A.导体运动的速率B.电流传导速率C.自由电荷定向移动的速率D.电子热运动速率6.下列说法中不正确的是( )A.导体中有电荷运动就形成电流B.电流的方向一定与负电荷的定向移动方向相反C.对于导体,只要其两端有电压就有电流D.国际单位制中电流的单位是安7.将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来,已知截面积S铝=2S 铜.在铜导线上取一截面A,在铝导线上取一截面B,若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等,那么,通过这两截面的电流的大小关系是( )A.IA=IBB.IA=2IBC.IB=2IAD.不能确定8.在示波管中,电子枪2 s内发射了6×1013个电子,则示波管中电流的大小为( )A.4.8×10-6 AB.3.0×10-13 AC.9.6×10-16 AD.3.0×10-6 A9.一个半径为r(米)的细橡胶圆环,均匀地带上Q(库仑)的负电荷,当它以角速度ω(弧度/秒)绕中心轴线顺时针匀速转动时,环中等效电流的大小为( )A.QB.Q2πC.Qω2πD.2Qωπ10.关于导线中的电场,下列说法正确的是( )A.导线内的电场线可以与导线相交B .导线内的电场E是电源电场E0和导线侧面堆积电荷形成的电场E′叠加的结果C.导线侧面堆积电荷分布是稳定的,故导线处于静电平衡状态D.导线中的电场是静电场的一种11.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判断正确的是( )A.若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍,则等效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,则等效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,等效电流将变大D.若使ω、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,等效电流将变小12.在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束.已知电子的电荷量为e、质量为m.求在刚射出加速电场时,一小段长为ΔL的电子束内电子个数是多少?答案:例1.答案e22πr2mkmr解析所谓等效电流,就是把电子绕核运动单位时间内的电荷量通过圆周上各处看成是持续运动时所形成的电流,根据电流强度的定义即可算出等效电流的大小.截取电子运动轨道的任一截面,在电子运动一周的时间T内,通过这个截面的电荷量q=e.则有:I=qt=eT再由库仑力提供向心力,有:ke2r2=m4π2T2r得T=2πre mrk解得I=e22πr2mkmr例2答案AC解析此题考查对电流强度公式I=q/t的理解及电流强度的微观表达式I=nqvS的理解.在Δt时间内,以速度v移动的电子在铜导线中经过的长度为vΔt,由于铜导线的横截面积为S,则在Δt时间内,电子经过的导线体积为vΔtS.又由于单位体积的导线有n个自由电子,在Δt 时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为nvSΔt,故A正确.由于流经导线的电流为I,则在Δt时间内,流经导线的电荷量为IΔt,而电子的电荷量为q,则Δt时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为IΔt/q,故C也正确.例3解析:⑴电源与电解槽中的两极相连后,左侧电极电势高于右侧电极,由于在电极之间建立电场,电场方向由左指向右,故正离子向右移动,负离子向左移动⑵电解槽中的电流方向向右⑶8C的正电荷向右通过横截面AB,而8C的负电荷向左通过该横截面,相当于又有8C正电荷向右通过横截面,故本题的答案为16C⑷由电流强度的定义I= =4A课后检测1。
高中物理电流和电源教案 新课标 人教版 选修1-1
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电流和电源考纲要求1、电流,欧姆定律,电阻和电阻定律Ⅱ2、电阻率与温度的关系Ⅰ3、半导体及其应用,超导及其应用Ⅰ4、电阻的串,并联,串联电路的分压作用,并联电路的分流作用Ⅱ5、电功和电功率,串联,并联电路的功率分配Ⅱ6、电源的电动势和内电阻,闭合电路的欧姆定律,路端电压Ⅱ7、电流、电压和电阻的测量;电流表、电压表和多用电表的使用、伏安法测电阻Ⅱ知识网络:单元切块:按照考纲的要求,本章内容可以分成三部分,即:基本概念和定律;串并联电路、电表的改装;闭合电路欧姆定律。
其中重点是对基本概念和定律的理解、熟练运用欧姆定律和其他知识分析解决电路问题。
难点是电路的分析和计算。
教学目标:1.掌握电流、电阻、电功、电热、电功率等基本概念;2.掌握部分电路欧姆定律、电阻定律3.知道电阻率与温度的关系,了解半导体及其应用,超导及其应用教学重点:部分电路欧姆定律、电阻定律教学难点:部分电路欧姆定律、电阻定律的应用教学方法:讲练结合,计算机辅助教学 教学过程:一、基本概念和定律 1.电流电流的定义式:tqI =,适用于任何电荷的定向移动形成的电流。
对于金属导体有I=nqvS (n 为单位体积内的自由电子个数,S 为导线的横截面积,v 为自由电子的定向移动速率,约10 -5m/s ,远小于电子热运动的平均速率105m/s ,更小于电场的传播速率3×108m/s ),这个公式只适用于金属导体,千万不要到处套用。
注意:在电解液导电时,是正负离子向相反方向定向移动形成电流,在用公式I =q /t 计算电流强度时应引起注意。
2.电阻定律导体的电阻R 跟它的长度l 成正比,跟它的横截面积S 成反比。
sl R ρ= (1)ρ是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率(反映该材料的性质,不是每根具体的导线的性质)。
单位是Ω m 。
(2)纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。
⑶材料的电阻率与温度有关系:①金属的电阻率随温度的升高而增大(可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧,对自由电子的定向移动的阻碍增大。
高中物理电流和电源教案
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高中物理电流和电源教案教学目标:1. 了解电流的概念和单位。
2. 掌握电流的计算方法。
3. 理解电源的作用和种类。
4. 能够分析电路中的元件连接和作用。
教学重点:1. 电流的定义和计算。
2. 电源的作用和种类。
教学难点:1. 电流的理解和计算。
2. 电源的作用和连接。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 引入电流的概念,让学生思考电流与电路的关系。
2. 提问:什么是电流?电流的单位是什么?二、讲解电流(15分钟)1. 讲解电流的定义和单位。
2. 分析电流的计算方法。
3. 举例让学生进行实际计算。
三、讲解电源(15分钟)1. 介绍电源的作用和种类。
2. 分析电源在电路中的连接方式。
四、练习(15分钟)1. 给学生几道计算电流的题目进行练习。
2. 让学生分析电路图中的电源连接。
五、课堂讨论(10分钟)1. 让学生分组讨论电流和电源的应用。
2. 收集学生的意见并进行讨论。
六、总结(5分钟)1. 总结本节课的重点内容。
2. 提醒学生完成相关练习和作业。
板书设计:电流- 定义:电荷在单位时间内通过导体的数量- 计算:I = Q/t- 单位:安培(A)电源- 作用:提供电荷流动的能量- 种类:直流电源、交流电源教学反思:通过本节课的教学,学生能够对电流和电源有更深刻的理解,并能够运用所学知识进行相关计算和分析。
为了加深学生对电流和电源的理解,可以设置更多实际应用的案例,引导学生深入思考。
同时,为了巩固学生的知识,可以设计更多不同难度的练习题目,让学生进行多角度的理解和应用。
第一节《电源和电流》教案
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第一节电源和电流一、教材分析:本节内容是电场与电路两部分知识的衔接,起承上启下作用。
在教授过程中可以从电场知识入手,分析,讨论问题,注意培养学生不断运用学到的知识分析、解决实际问题的能力。
二、教学目标: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。
(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。
过程与方法:通过类比和分析加深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。
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。
三、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。
四、教学用具:刻度尺,课件五、教学过程:类比:(把电源的作用与抽水机进行类比)如图,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 。
A 、B 之间的高度差很快消失,在这种情况下,水管中只可能有一个瞬时水流。
怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢?可在A 、B 之间连接一台抽水机,将水池B 中的水抽到水池A 中,这样可保持A 、B 之间的高度差,从而使水管中有源源不断的水流。
类似的: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、恒定电场电场可以使自由电荷移动形成电流。
导线与电源连通后,导线内部很快形成沿导线切线方向的电场,这个电场是由电源,导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
尽管这些电荷也在运动,但有的流走了,有的又来补充,所以电荷的分布式均匀的,电场的分布也不随时间变化。
这种由稳定的电荷分布形成的稳定的电场,叫做恒定电场。
高中物理 2.1 电源和电流教案 新人教版选修3-1
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2.1电源和电流(一)内容及解析1、内容:理解电源的形成过程及电流的产生。
2、解析: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。
(二)目标及其解析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。
(三)教学问题诊断分析电源作用的道理,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。
(四)、教学支持条件分析通过对电源、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。
(五)、教学过程设计1、教学基本流程先对本章的知识体系及意图作简要的概述新课讲述----第一节、导体中的电场和电流2、教学情景1.电源:先分析课本图2。
1-1 说明该装置只能产生瞬间电流(从电势差入手)【问题】如何使电路中有持续电流?(让学生回答—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。
A、B之间的高度差很快消失,在这种情况下,水管中只可能有一个瞬时水流。
教师提问:怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢?让学生回答:可在A、B之间连接一台抽水机,将水池B中的水抽到水池A中,这样可保持A、B之间的高度差,从而使水管中有源源不断的水流。
归纳: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)2.导线中的电场:结合课本图2。
1-4分析导线中的电场的分布情况。
导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果,其一是电源正、负极产生的电场,可将该电场分解为两个方向:沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动,形成电流;垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集,从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。
高中物理电源和电流教案
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高中物理电源和电流教案
年级:高中
教材:高中物理教材
时长:1课时
教学目标:
1. 了解电源的概念和作用;
2. 理解电流的概念和计算方法;
3. 掌握串联电路和并联电路的特点和计算方法。
教学重点:
1. 电源和电流的概念;
2. 串联电路和并联电路的特点;
3. 电流的计算方法。
教学难点:
1. 串联电路和并联电路的计算方法;
2. 解决实际问题中的电流计算。
教学准备:
1. PowerPoint幻灯片;
2. 实验器材:电池、电线、电压表、电流表等。
教学步骤:
1. 导入:通过引入一个实际生活中的例子,让学生理解电源和电流的基本概念。
2. 讲解:利用PowerPoint幻灯片介绍电源和电流的概念,并讲解串联电路和并联电路的特点。
3. 实验操作:安排学生进行实验操作,测量串联电路和并联电路中的电流。
4. 计算练习:布置一些计算练习题,让学生巩固串联电路和并联电路的计算方法。
5. 实践运用:给学生提供一些实际问题,让他们运用所学知识解决问题。
教学评价:
1. 在实验中观察学生的实验操作是否准确;
2. 在计算练习中检查学生是否能够熟练计算电流;
3. 在实践运用环节中评价学生的解题能力和对电源和电流的理解深度。
新课标人教版3-1选修三2.1《电源和电流》WORD教案6
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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、AB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。
高中物理电流与电源教案
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高中物理电流与电源教案主题:电流与电源教学目标:1. 了解电流的概念及其特点;2. 理解电流与电压、电阻之间的关系;3. 掌握欧姆定律的应用;4. 知道电源的种类和工作原理。
教学重点:1. 电流的概念及特点;2. 欧姆定律的应用;3. 电源的种类和工作原理。
教学难点:1. 掌握欧姆定律的应用;2. 理解电源的工作原理。
教学准备:1. 课件或实物示例;2. 实验器材:电流表、电压表、电阻器等;3. 教学视频或PPT。
教学过程:一、引入新知识(10分钟)教师通过展示电流的概念及特点,引导学生思考电流与电压、电阻之间的关系,激发学生学习的兴趣。
二、概念解释(15分钟)1. 讲解电流的概念及特点;2. 介绍欧姆定律的含义和公式;3. 分析电流、电压和电阻之间的关系。
三、实验演示(20分钟)1. 展示实验过程:利用电流表、电压表和电阻器进行实验,验证欧姆定律;2. 学生操作实验器材,观察实验现象,并记录数据。
四、知识总结(10分钟)1. 教师总结电流与电源的关系,强调欧姆定律的重要性;2. 学生进行小结,归纳电流、电压、电阻和电源之间的关系。
五、课堂练习(15分钟)1. 教师出示相关习题,让学生进行练习;2. 学生互相讨论答案,加深对知识点的理解。
六、课堂反馈(5分钟)1. 学生回答提问,检验学习效果;2. 教师总结本节课的重点内容,引导学生进一步深化学习。
七、作业布置1. 布置相关作业,巩固课堂所学知识;2. 鼓励学生独立思考,勤加练习。
教学反思:通过这节课的教学,学生能够熟练掌握电流与电源的相关知识,理解欧姆定律的应用,提高实验操作的技能。
同时,教师应该根据学生的反馈和表现,及时调整教学方法,激发学生学习兴趣,提高教学效果。
高中物理选修3-1优秀教案电源和电流
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第一节、电源和电流学案课前预习学案一、预习目标(一)知识与技能1.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。
二预习内容:1.电源是能把电路中的从正极搬到负极的装置。
2.导线中的电场是由、等电路元件所积累的电荷在导线内共同形成的电场,导线内的电场保持和平行。
3.由分布的电荷所产生的稳定的电场,称为恒定电场。
4.把、都不随时间变化的电流称为恒定电流。
5.电流的程度用电流这个物理量表示;规定定向移动的方向为电流的方向;电流的单位是,符号是;公式为。
提出疑惑课内探究学案学习目标(一)知识与技能1.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。
学习过程1.电流的分析与计算(1)电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
(2)金属导体中电流的方向与自由电子的定向移动方向相反。
(3)电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反,但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的,此时tq I =中,q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。
(4)电流虽然有大小和方向,但不是矢量。
2.电流的微观表达式nqSv I =的应用在电解液导电时,是正负离子向相反方向定向移动形成电流,在用公式I =q /t 计算电流时应引起注意.例1如图验电器A 带负电,验电器B 不带电,用导体棒连接A 、B 的瞬间,下列叙述中错误的是( )A 、有瞬时电流形成,方向由A 到BB 、A 、B 两端的电势不相等C 、导体棒内的电场强度不等于零D 、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动例2在彩色电视机的显像管中,从电子枪射出的电子在加速电压U 的作业下被加速,且形成的电流强度为I的平均电流,若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收。
最新人教版高中物理选修电源和电流教案
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电源和电流
【三维目标】
(一)知识与技能
1.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.恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流
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
培养学生综合运用所学知识,联系前后分析电流和电源的基本知识。
(三)情感态度与价值观
1.渗透物理学方法的教育:运用模型法分析电流及电源。
2.培养学生综合分析问题的能力,体会物理知识的实际应用。
【教学重点和难点】
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。
【教学方法】
模型法、探究法
【教学过程】
子和2n个一价负离子通过某横截面积,
那么通过截面的电流表达式为?
【探讨三】
在某点解池内,t时间内有n个二价正离
子到达阴极板,2n个一价负离子到达阳
极板,那么通过截面的电流表达式为?
备课资料图片
小结
1、电源就是能把自由电子从正极搬到
负极的装置。
2、由稳定分布的电荷所产生的稳定电
场称恒定电场。
3、大小方向都不随时间变化的电流称
为恒定电流。
4、电荷的定向移动形成电流。
小结
(3
分钟)
作业:课本43页第3、4题
基础训练37页11题
q
I
t。
物理选修1-1电流和电源教案
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物理选修1-1电流和电源教案物理选修1-1电流和电源教案一、概述电源和电流是高中物理1-1第二章第二节,是直流电的入门章节。
本节课需要一课时。
要求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。
知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流。
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。
二、教学目标分析一、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。
三、学习者特征分析1.高中学生已经掌握了一些直流电的基本概念,原理和规律,知道它们的含义,和它们的前因后果,适用条件,以及相关概念之间的联系和区别. 但定量描述自然科学的现象和规律,包括用物理知识处理物理问题,以及用简单的图,表和数据描述物理活动的特征还不是特别清楚。
对自然科学发展的成就和成果及其对社会发展的影响,通常这一条内容课本中是没有的`,但常出现在报刊杂志和广播电视等新闻媒体中。
2.科学概念,原理和规律都是由实验推导出来的,教学过程中的实验有助于加深学生对自然科学概念,原理和规律的理解, 学生具备一定的实验能力,并能够根据要求设计简单的实验方案.。
3学生能读懂自然科学方面的资料,同时还要能读懂图示的物理意义,以及有关物理意义,以及有关物理量之间的定性与定量函数关系.4、学生对自然科学基本知识有一定的应用能力,应用这些知识去指导自然科学的研究工作,社会的生产和人类的生活,必须懂得自然科学知识的实用性和社会价值,四、教学策略选择与设计讲授法,演示法,讨论法,实验法。
新课标人教版1-1选修一第一章《电流》单元教案3
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第一章电流第一节电荷库仑定律教学目标(一)知识与技能1.知道两种电荷及其相互作用.知道点电荷量的概念.2.了解静电现象及其产生原因;知道原子结构,掌握电荷守恒定律3.知道什么是元电荷.4.掌握库仑定律,要求知道知道点电荷模型,知道静电力常量,会用库仑定律的公式进行有关的计算.(二)过程与方法2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷,而是使物体中的电荷分开.但对一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和不变。
3、类比质点理解点电荷,通过实验探究库仑定律并能灵活运用(三)情感态度与价值观通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质,认识理想化是研究自然科学常用的方法,培养科学素养,认识类比的方法在现实生活中有广泛的应用教学重点:电荷守恒定律,库仑定律和库仑力教学难点:利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题,库仑定律的理解与应用。
教具:丝绸,玻璃棒,毛皮,硬橡胶棒,绝缘金属球,静电感应导体,通草球,多媒体课件教学过程:第1节电荷库仑定律(第1课时)(一)引入新课:多媒体展示:闪电撕裂天空,雷霆震撼着大地。
师:在这惊心动魄的自然现象背后,蕴藏着许多物理原理,吸引了不少科学家进行探究。
在科学史上,从最早发现电现象,到认识闪电本质,经历了漫长的岁月,一些人还为此付出过惨痛的代价。
下面请同学们认真阅读果本第2页“接引雷电下九天”这一节,了解我们人类对闪电的研究历史,并完成下述填空:电闪雷鸣是自然界常见的现象,蒙昧时期的人们认为那是“天神之火”,是天神对罪恶的惩罚,直到1752年,伟大的科学家___________冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验,把天电引了下来,发现天电和摩擦产生的电是一样的,才使人类摆脱了对雷电现象的迷信。
师强调:以美国科学家的富兰克林为代表的一些科学家冒着生命危险去捕捉闪电,证实了闪电与实验室中的电是相同的。
雷电是怎样形成的?(大气中冷暖气流上下急剧翻滚,相互摩擦,云层就会积聚电荷,当电荷积累到一定程度,瞬间发生大规模的放电,就产生了雷电)物体带电是怎么回事?电荷有哪些特性?电荷间的相互作用遵从什么规律?人类应该怎样利用这些规律?这些问题正是本章要探究并做出解答的。
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第1节电源和电流学习目标核心提炼1.了解电流的形成条件,知道电源的作用和导体中的恒定电场。
2个概念——电源、电流2个公式——I=qt、I=nqs v 3个速率——电荷的定向移动速率电场的传导速率电荷的热运动速率2.理解电流的定义,知道电流的单位、方向规定,会用公式q=It分析相关问题。
3.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。
一、电源1.电荷的移动与电流的形成如图1所示,A、B分别带正、负电荷,如果在它们之间连接一条导线R,导线R 中自由电子会在静电力的作用下定向移动,电子移动方向为B→A(选填“A→B”或“B→A”),导线中瞬间电流方向为A→B(选填“A→B”或“B→A”),此种情况下,导线R中的电流只是瞬时的。
图12.电源(1)定义:把电子从正极搬运到负极的装置。
(2)作用:①维持电路两端有一定的电势差。
②使电路中保持持续的电流。
二、恒定电流1.恒定电场(1)定义:由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场称为恒定电场。
(2)形成: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。
(3)特点:任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化。
2.恒定电流(1)定义:把大小、方向都不随时间变化的电流,称为恒定电流。
(2)表达式:I=q t。
(3)物理意义:表示电流强弱程度。
(4)单位:国际单位制中的单位是安培,简称安,符号是A。
常用的单位还有:毫安(mA)、微安(μA)。
1 A=103 mA=106μA。
(5)方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
思考判断1.静电场中的电势、电势差与电场强度的关系,在恒定电场中同样适用。
(√)2.电流既有大小,又有方向,是矢量。
(×)3.电流的方向与电荷定向移动的方向相同。
(×)4.恒定电流的大小、方向均不变。
(√)5.由于I=qt,所以说I正比于q,反比于t。
(×)对电流的理解[要点归纳]1.电流的形成电荷的定向移动形成电流。
当把导体和电源连接后,导体中形成恒定电场,导体中的自由电荷在电场力的作用下定向移动形成电流。
(1)产生电流的条件:导体两端有电压。
(2)形成持续电流的条件:电路中有电源且电路闭合。
2.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的方向相反,金属导体中自由移动的电荷是自由电子,故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
3.电流的大小(1)I=qt是电流的定义式,I=neS v是电流的决定式,故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。
(2)电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反,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。
(3)q=It是求电荷量的重要公式。
4.电流是标量电流虽然有方向,但是它遵循代数运算法则,所以电流不是矢量而是标量。
[精典示例][例1]在某种带有一价离子的水溶液中,正、负离子在定向移动,方向如图2所示。
如果测得2 s内分别有1.0×1018个正离子和1.0×1018个负离子通过溶液内部的横截面M,则溶液中电流的方向如何?电流为多大?图2解析水溶液中导电的是自由移动的正、负离子,它们在电场的作用下向相反方向定向移动。
电学中规定,电流的方向为正电荷定向移动的方向,所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同,即由A指向B。
每个离子的电荷量是e=1.60×10-19 C。
该水溶液导电时负离子由B向A运动,负离子的定向移动可以等效看做是正离子反方向的定向移动。
所以,一定时间内通过横截面M 的电荷量应该是正、负两种离子电荷量的绝对值之和。
I =q t =|q 1|+|q 2|t=1.0×1018×1.6×10-19+1.0×1018×1.6×10-192A =0.16 A 。
答案 由A 指向B 0.16 A对金属来讲,是自由电子的定向移动,q 为通过横截面的自由电子的电荷量。
对电解质溶液来讲,是正、负离子同时向相反方向定向移动,q 为正、负离子电荷量的绝对值之和。
[针对训练1] (2020·黑龙江鹤岗一中高二上月考)安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核的运动可等效为环形电流。
设电荷量为e 的电子以速度v 绕原子核沿顺时针方向做半径为r 的匀速圆周运动,关于该环形电流的说法,正确的是( )A.电流大小为v e 2πr ,电流方向为顺时针B.电流大小为v e r ,电流方向为顺时针C.电流大小为v e 2πr ,电流方向为逆时针D.电流大小为v e r ,电流方向为逆时针解析 由题意知,电子做圆周运动的速率为v ,半径为r ,则电子运动的周期T =2πr v ,根据电流的定义式得到,等效电流I =e T =v e 2πr 。
由于电子带负电,则等效电流的方向与电子定向移动方向相反,即沿逆时针方向。
答案 C电流的微观表达式[要点归纳]1.建立模型如图3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 。
图32.理论推导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:t =l v 。
根据公式q =It 可得,导体AD 中的电流:I =Q t =nlSq l v=nqS v 。
3.结论由此可见,从微观上看,电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小,还与导体的横截面积有关。
[精典示例][例2] (多选)一横截面积为S 的铜导线,流过的电流为I ,设每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Δt 时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为( )A.n v S ΔtB.n v ΔtC.I Δt qD.I Δt Sq解析 由I =Q t 可得,在Δt 时间内通过导线横截面的电荷量Q =I Δt ,所以在这段时间内通过的自由电子数为N =Q q =I Δt q ,所以C 正确,D 错误;由于自由电子定向移动的速率是v ,所以在时间Δt 内,位于横截面积为S 、长为l =v Δt 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 =S v Δt ,所以Δt 内通过横截面的自由电子数为N=nV=n v SΔt,A正确,B错误。
答案AC[针对训练2]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.I neSC.ρIneSm D.mI neSρ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v t·S中的自由电子数,而体积为v tS的铜的质量为v tSρ,摩尔数为v tSρm ,自由电子数为v tSρnm,所以电荷量q=v tSρnem,由I=qt=v Sρnem得v=ImneSρ,故D正确,A、B、C错误。
答案 D1.(对电流的理解)关于电流的方向,下列叙述正确的是()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方向相同,有时与负电荷定向移动方向相同解析电流是有方向的,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。
答案 C2.(对电源的理解)关于电源的以下说法,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.电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极,从而保持两极之间有稳定的电势差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,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,需要将电子由正极不断地搬运到负极,故A错误,B正确;电路中有电流不仅需要电源,还需要电路是闭合的,两者缺一不可,故C错误;电源是对电路提供能量的装置,故D错误。
答案 B3.(公式I=qt的理解与应用)电路中有一电阻,通过电阻的电流为5 A,当通电5分钟时,通过电阻横截面的电子数为()A.1 500个B.9.375×1019个C.9.375×1021个D.9.375×1020个解析q=It,n=qe=Ite=9.375×1021个。
答案 C4.(三种速率的理解)(多选)一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S,导体单位长度内的自由电子数为n,金属内的自由电子的电荷量为e,自由电子做无规则热运动的速率为v0,导体中通过的电流为I,则下列说法中正确的有()A.自由电子定向移动的速率为v0B.自由电子定向移动的速率为v=I neSC.电场传播的速率为真空中的光速cD.自由电子定向移动的速率为v=Ine解析对电流微观表达式I=nqS v式中n为单位体积内自由电荷数,而本题中n 为单位长度内的自由电子数,t时间内通过导体某一横截面的自由电子数为长度是v t内的自由电子,其数量为n v t,电荷量q=n v te,所以电流I=qt=ne v,所以v=Ine,电场是以光速传播的,故C、D正确。
答案CD基础过关1.下列有关电源的电路中,导线内部的电场强度的说法正确的是()A.导线内部的电场就是电源所形成的电场B.在静电平衡时,导线内部的场强为零,而导线外部的场强不为零,所以导线内部的电场不是稳定的C.因为导线处于电源的电场中,所以导线内部的场强处处为零D.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,导线内的电荷处于平衡状态,电荷分布是稳定的,电场也是稳定的解析导线内部的电场是电源和导线积累电荷所形成的两部分电场的矢量和,稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零),而是场强大小恒定,方向与导线切线一致,是一种动态的平衡,故A、B、C错误,D正确。
答案 D2.(多选)关于电流的方向,下列说法正确的是()A.电源供电的外部电路中,电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B.电源内部,电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C.电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D.电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反解析在电源的外部电路中,电流从正极流向负极,在电源内部,电流从负极流向正极,电源正极电势高于负极电势,所以A正确,B错误;电子带负电,电子运动形成的等效电流方向与电子运动的方向相反,C错误,D正确。