人教版高中物理选修3—1第2章第1节电源和电流
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人教版 物理选修3-1
第二章 恒定电流 第1节 电源和电流
回顾：什么是电流？
电荷的定向移动形成电流。
对比并思考： 有电流吗？ 二者电流有何不同？
探究一：形成持续电流的条件？
讨论：如图所示，A、B为两个 带有异种电荷的金属球。 （1）两个导体的电势那个高？
（2）若用导线将二者相连，自 由电子如何移动？
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？
物理学中引进物理量电流强度（简称电流）来描述：
8. 快马加鞭，君为先，自古英雄出少年。 1. 生命对某些人来说是美丽的，这些人的一生都为某个目标而奋斗。 2. 为五月最后统考拼搏，稳做王者看谁与争锋? 3 、面对命运不妥协，面对困难不退缩，这样才能做自己的英雄。 9. 我努力，我坚持，我一定能成功!( ) 7. 努力造就实力，态度决定高度。 2. 为五月最后统考拼搏，稳做王者看谁与争锋? 16 、对于世界，我微不足道，但对于我自己，我就是全部。 5 、我因X班而自豪，X班因我而骄傲 10 、你战胜苦难，它就是你的财富;苦难战胜你，它就是你的屈辱。 8. 快马加鞭，君为先，自古英雄出少年。 11. 抢时间，抓基础，勤演练定有收获;树自信，誓拼搏，升大学回报父母。 7 、面对命运不妥协，面对困难不退缩，这样才能做自己的英雄。 4. 努力吧，飞向属于自己的明天! 7 、每个人都有潜在的能量，只是很容易：被习惯所掩盖，被时间所迷离，被惰性所消磨。
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。
要点小结:
1、形成电流的条件
（1）存在自由电荷
（2）导体两端存在电压
2、电源的作用：提供持续的电压
3、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流.
4、电流:表示电流的强弱程度的物理量.
定义式 I=q / t
微观表达式 I=nqsv
5、电流传导的速率等于光速，而自由电荷定向移动的速率却很小。
课堂训练
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电
（3）二者的电量如何变化？ 电势差如何变化？最终状态是 怎样的？
（4）要使电流能持续，怎么办？
类比
小结：
1.电源的作用：能把负电荷从正极搬到负极，从而维持正 负极间一定的电势差； 2.形成持续电流的条件：
（1）存在自由电荷（要有导体）； （2）导体两端存在持续的电压。
探究二：什么是恒定电场、什么是恒定电流？
流为_____1_A__；
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
（1）AD导体中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？ （2）这些电荷全部通过横截面D所需的时间是多少？ （3）导体AD中的电流是多大？
结论：
困惑:有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流I=1A,已知铜的密度
ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数 NA=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中自由电子定 向移动的速率.（可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.）
（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。
通过计算可得：
IM v
SN Ae
7.5105m/s
如果电子按这样的速度在导线中移动一米，需要约二十分钟， 那么为什么开关一开，电灯就亮了呢？
探究五：三种速率的含义及数量级？
1.电子定向移动的速率约10-5m/s 2.电子热运动的平均速率105m/s 3.电流的传导速率即电场的传播速率 3×108m/s.
3 彩色电视机工作时，屏幕为21吋来自百度文库电源的工作电流为
0.4A左右；屏幕为29 吋,电源的工作电流为1A左右。
50Hz的交流电，人能感触到的触电电流为1mA，能够自
4 行摆脱电源的触电电流为10mA，触电电流达到50mA以
上，将引起心室颤动。因此，国际电工委员会规定的安全 电流（摆脱电流）为10mA
练习1.氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子
核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电 荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动而形成的等 效电流多大？
思考：取多长时间去计算? 通过的电量是多少？
I q ev
t 2R
练习2.如图所示，在cuso4溶液中，正负离子定向移动，测
得2s内有1X1019个cu2+与1X1019个so42-通过溶液内部的横载面 M,问：溶液中的电流方向向哪里？电流强度为多大？
的方向相同
课堂训练
4、某电解质溶液，如果在1 s内共有5.0×1018个二价正离子和 1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液 的电流强度是多大？
解析：设在t=1s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价负离 子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t 时间内通过该横截面的电荷量 为q=（2n1+n2）e 电流强度为I=q/t=1.6×10-19×2×1019A=3.2 A
第二章 恒定电流 第1节 电源和电流
回顾：什么是电流？
电荷的定向移动形成电流。
对比并思考： 有电流吗？ 二者电流有何不同？
探究一：形成持续电流的条件？
讨论：如图所示，A、B为两个 带有异种电荷的金属球。 （1）两个导体的电势那个高？
（2）若用导线将二者相连，自 由电子如何移动？
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？
物理学中引进物理量电流强度（简称电流）来描述：
8. 快马加鞭，君为先，自古英雄出少年。 1. 生命对某些人来说是美丽的，这些人的一生都为某个目标而奋斗。 2. 为五月最后统考拼搏，稳做王者看谁与争锋? 3 、面对命运不妥协，面对困难不退缩，这样才能做自己的英雄。 9. 我努力，我坚持，我一定能成功!( ) 7. 努力造就实力，态度决定高度。 2. 为五月最后统考拼搏，稳做王者看谁与争锋? 16 、对于世界，我微不足道，但对于我自己，我就是全部。 5 、我因X班而自豪，X班因我而骄傲 10 、你战胜苦难，它就是你的财富;苦难战胜你，它就是你的屈辱。 8. 快马加鞭，君为先，自古英雄出少年。 11. 抢时间，抓基础，勤演练定有收获;树自信，誓拼搏，升大学回报父母。 7 、面对命运不妥协，面对困难不退缩，这样才能做自己的英雄。 4. 努力吧，飞向属于自己的明天! 7 、每个人都有潜在的能量，只是很容易：被习惯所掩盖，被时间所迷离，被惰性所消磨。
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。
要点小结:
1、形成电流的条件
（1）存在自由电荷
（2）导体两端存在电压
2、电源的作用：提供持续的电压
3、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流.
4、电流:表示电流的强弱程度的物理量.
定义式 I=q / t
微观表达式 I=nqsv
5、电流传导的速率等于光速，而自由电荷定向移动的速率却很小。
课堂训练
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电
（3）二者的电量如何变化？ 电势差如何变化？最终状态是 怎样的？
（4）要使电流能持续，怎么办？
类比
小结：
1.电源的作用：能把负电荷从正极搬到负极，从而维持正 负极间一定的电势差； 2.形成持续电流的条件：
（1）存在自由电荷（要有导体）； （2）导体两端存在持续的电压。
探究二：什么是恒定电场、什么是恒定电流？
流为_____1_A__；
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
（1）AD导体中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？ （2）这些电荷全部通过横截面D所需的时间是多少？ （3）导体AD中的电流是多大？
结论：
困惑:有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流I=1A,已知铜的密度
ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数 NA=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中自由电子定 向移动的速率.（可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.）
（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。
通过计算可得：
IM v
SN Ae
7.5105m/s
如果电子按这样的速度在导线中移动一米，需要约二十分钟， 那么为什么开关一开，电灯就亮了呢？
探究五：三种速率的含义及数量级？
1.电子定向移动的速率约10-5m/s 2.电子热运动的平均速率105m/s 3.电流的传导速率即电场的传播速率 3×108m/s.
3 彩色电视机工作时，屏幕为21吋来自百度文库电源的工作电流为
0.4A左右；屏幕为29 吋,电源的工作电流为1A左右。
50Hz的交流电，人能感触到的触电电流为1mA，能够自
4 行摆脱电源的触电电流为10mA，触电电流达到50mA以
上，将引起心室颤动。因此，国际电工委员会规定的安全 电流（摆脱电流）为10mA
练习1.氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子
核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电 荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动而形成的等 效电流多大？
思考：取多长时间去计算? 通过的电量是多少？
I q ev
t 2R
练习2.如图所示，在cuso4溶液中，正负离子定向移动，测
得2s内有1X1019个cu2+与1X1019个so42-通过溶液内部的横载面 M,问：溶液中的电流方向向哪里？电流强度为多大？
的方向相同
课堂训练
4、某电解质溶液，如果在1 s内共有5.0×1018个二价正离子和 1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液 的电流强度是多大？
解析：设在t=1s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价负离 子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t 时间内通过该横截面的电荷量 为q=（2n1+n2）e 电流强度为I=q/t=1.6×10-19×2×1019A=3.2 A