高中物理第2章恒定电流1电源和电流课件新人教版选修3_1

[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．
2．电流的微观表达式 I＝nqSv (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＝Lv 根据公式 I＝qt可得，导体 AB 中的电流 I＝Qt ＝nLLSq＝nqSv.
知 识 点 1
1 电源和电流
知 识 点 2
学习目标 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)
知识脉络
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．
【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 )．
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三、课后“静百度文库2分钟”大有学问
我们还要注意课后的及时思考。利用课间休息时间，在心中快速把刚才上课时刚讲过的一些关键思路理一遍，把老师讲解的题目从题意到解答整个过 程详细审视一遍，这样，不仅可以加深知识的理解和记忆，还可以轻而易举地掌握一些关键的解题技巧。所以，2分钟的课后静思等于同一学科知识的课 后复习30分钟。
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】 B
一、释疑难
对课堂上老师讲到的内容自己想不通卡壳的问题，应该在课堂上标出来，下课时，在老师还未离开教室的时候，要主动请老师讲解清楚。如果老师已 经离开教室，也可以向同学请教，及时消除疑难问题。做到当堂知识，当堂解决。
二、补笔记
上课时，如果有些东西没有记下来，不要因为惦记着漏了的笔记而影响记下面的内容，可以在笔记本上留下一定的空间。下课后，再从头到尾阅读一 遍自己写的笔记，既可以起到复习的作用，又可以检查笔记中的遗漏和错误。遗漏之处要补全，错别字要纠正，过于潦草的字要写清楚。同时，将自己 对讲课内容的理解、自己的收获和感想，用自己的话写在笔记本的空白处。这样，可以使笔记变的更加完整、充实。
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
构成导体的电子在不 等于光速，闭
电流是由电荷的定向
停地做无规则热运动， 间，电路中各
移动形成的，电流I 由于热运动向各个方 建立恒定电场
【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．
【答案】 D
4．一根横截面积为 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．qv
B．q/v
C．qvS
D．qv/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＝qvt，依 电流的定义式可得 I＝Qt ＝qv，故 A 正确．
[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．
2．(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：08160078】
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．
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．
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
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：08160079】
A．光速 c
I B.neS
ρI C.neSm
mI D.neSρ
【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vtmSρ，所以电荷量 q＝vtSmρne，因电流 I＝qt＝vSmρne，于是得到 v＝nmeSIρ.
物理 意义
＝电n子eS定v，向其移中动v的就速是率，向运动的机会相等,故
场的作用下，
一般为10－5 m/s的数
不能形成电流,常温下 电子热运动的速率数
的自由电子几 定向移动，整
量级
量级为105 m/s
乎同时形成了
大小
10－5 m/s
105 m/s
3×1
3．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
[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．
(4)表达式：I＝qt . (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．( ×)
[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．
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＝Tq求等效电流．
编后语
常常可见到这样的同学，他们在下课前几分钟就开始看表、收拾课本文具，下课铃一响，就迫不及待地“逃离”教室。实际上，每节课刚下课时的几分 钟是我们对上课内容查漏补缺的好时机。善于学习的同学往往懂得抓好课后的“黄金两分钟”。那么，课后的“黄金时间”可以用来做什么呢？