电源和电流档.doc

如皋薛中2008-2009学年度高一第二学期物理选修3-1活动单

第二章 恒定电流
§2.1电源和电流
一、学习目标
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．了解微观意义上电流的强弱与自由电子平均速率的关系。
二、学习重点与难点：
重点：电源的作用及电流。
难点：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、教学方法：探究、讲授、讨论、练习
四、教学过程：

活动一、 用类比法理解电源的作用
1、阅读下面材料，了解抽水机的作用：如右图，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管R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。
为了维持水管中有源源不断的水流，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。

2、对比上述材料，独立思考后小组内讨论交流，完成下面内容：
问题1、用导线连接两个分别带正、负电荷的导体，导线中有没有电流通过？为什么？ 如果有，这个电流能持续下去吗？

问题2、上图中要让水管中有源源不断的水流，A、B之间必须要有高度差；同理，要让导线中有持续的电流，导线两段A、B之间是否也应有一个什么差呢？此差应为什么物理量？

问题3、如何做到让导线两段A、B之间存在该物理量？还必须要有什么装置？

归纳： 电源就是 的装置；
或电源是让导线两端存在 的装置。

活动二、 理解恒定电场
阅读课本P41“恒定电场”部分内容，独立思考后并小组内讨论交流：
问题1、加电源后，导线中自由电子持续地定向运动，会达到静电平衡吗？为什么？

问题2、什么叫静电场？什么叫恒定电场？
静电场------
恒定电场------
问题3、导线内电荷是运动电荷，但我们说“导线内电场是恒定电场”，你如何理解？

综合上面的分析，可知：恒定电场中“恒定”的意义是相对于“静电场”而言的，恒定电场中电荷的“稳定分布”是一个动态平衡的过程，不是静止不变的。
活动三、 进一步理解电流
一、温故知新
例1：10s内有100个自由电子通过导体的某一横截面，计算通过该导体的电流是多少？

（1）概念： 形成电流。

（2）电流的方向： 。
（电流既有大小，又有方向，是标量还是矢量？）

（3）电流的定义：
（4）电流的定义式： （是定义式而非决定式）
（5）电流的单位：________ 常用单位还有毫安（mA）和微安（μA）
它们之间的关系是： 1 mA= A； 1μA= A
小组内讨论交流，达成统一后完成例1反馈：(小组有疑问向老师请示)
例1反馈：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？

思考：什么叫恒定电流？为什么说恒定电场中的电流是恒定电流？

二、根据电流的定义式完成例2，合作推导出电流的微观表达式并展示小组成果：
例2取一段粗细均匀的导体，导体的横截面面积为S，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，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电量为q，求：
（1）t时间内通过横截面的电量Q是多少？
（2）电流I为多少？ （该表达式指出了影响电流的因素，所以是决定式）

研究课本P41例题1，思考：如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？

反馈练习
1、关于电流，下列说法中正确的是（ ）
A、通过导体截面的电荷量越多，电流越大
B、电子的运动速率越大，电流越大
C、单位时间内通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大
D、因为电流有方向，所以电流是矢量

2、对于有恒定电流通过的导体，下列说法正确的是：（ ）
A、导体内部的电场强度为零
B、导体是个等势体
C、导体两端有恒定的电压存在
D、通过导体某一横截面的电荷量在任何相等的时间内都相等

3、有一横截面为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为q，此时电子定向移动的速率为,在时间t内，通过导线横截面的自由电子数可表示为 ：（ ）
A.nSt B.mt C.It/q D.It/Sq

4、在某次闪电中，维持时间为0.05s，所形成的平均电流为6×104A，若闪电过程中流过某横截面的电荷以0.5A的电流通过电灯，可供电灯照明时间为______________s。

5、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，求电子绕核运动的等效电流多大？