高中物理第二章恒定电流1电源和电流.pptx

第二章,恒定电流,1,电源和电流,第1页,学习目标,1.,了解电流形成条件，知道电源作用和导体中恒定电场,.,2.,了解电流定义，知道电流单位、方向确实定，会用公式,q,It,分析相关问题,.,3.,从微观角度表示电流大小,.,第2页,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,第3页,知识探究,1,第4页,一、电源,导学探究,有,A,、,B,两个导体，分别带正、负电荷,.,假如在它们之间连接一条导线,R,，如图,1,所表示，导线,R,中自由电子便会在静电力作用下定向运动，,B,失去电子，,A,得到电子，周围电场快速减弱，,A,、,B,之间电势差很快就消失,.,怎样使,A,、,B,导体维持一定电势差，使导线中保持连续电流？,在,A,、,B,间接一电源,.,答案,图,1,第5页,知识梳理,1.,产生电流条件：导体两端存在,.,形成连续电流条件：导体两端存在,.,2.,电源,(1),定义：能把,从正极搬运到负极装置,.,(2),作用：维持电路两端有一定,；使闭合电路中保持连续,_,.,3.,恒定电场,(1),恒定电场：当电路到达稳定时，导线中电场是由,等电路元件所积累电荷共同形成,.,这种由稳定分布电荷所产生,电场，叫恒定电场,.,(2),特点：任何位置电荷分布和,都不随时间改变,.,电压,连续电压,电子,电势差,电流,电源、导线,稳定,电场强度,第6页,即学即用,判断以下说法正误,.,1),只要将导体置于电场中，导体内就有连续电流,.(,),(2),电源作用是使闭合电路中有连续电流,.(,),(3),导体内没有电流时，就说明导体内部电荷没有移动,.(,),(4),恒定电流是由恒定电场产生,.(,),第7页,二、电流表示式,I,及电流方向,导学探究,(1),电荷定向移动形成电流，怎样描述电流强弱？,答案,利用单位时间内经过导体横截面电荷量描述电流强弱,.,(2),电流可能是正电荷或负电荷定向移动形成，也可能是正、负电荷同时向相反方向定向移动形成，人们是怎样要求电流方向？,答案,要求正电荷定向移动方向为电流方向,.,第8页,1.,恒定电流：大小、,都不随时间改变电流,.,2.电流定义式：,I,_,或,q,，其中：,q,表示在时间,t,内经过导体横截面,.,3.,单位：,，简称安，符号,，惯用单位还有毫安,(mA),、微安,(,A),，,1 A,mA,，,1 A,A.,4.,物理意义：反应了电流,程度,.,知识梳理,方向,It,电荷量,安培,A,10,3,10,6,强弱,第9页,5.,电流方向：要求,定向移动方向为电流方向，则负电荷定向移动方向与电流方向,.,6.,电解液中正、负离子定向移动方向即使相反，但正、负离子定向移动形成电流方向是相同，应用,I,时，,q,为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量,.,正电荷,相反,绝对值之和,第10页,即学即用,判断以下说法正误,1),依据,I,可知，,I,与,q,成正比,.(,),(2),电流现有大小，又有方向，是矢量,.(,),(3),单位时间内经过导体横截面电荷量越多，电流就越大,.(,),(4),导体中电流，实际是正电荷定向移动形成,.(,),第11页,三、电流微观表示式,导学探究,如图,2,所表示，,AD,表示粗细均匀一段长为,l,导体，两端加一定电压，导体中自由电荷沿导体定向移动速率为,v,，设导体横截面积为,S,，导体每单位体积内自由电荷数为,n,，每个自由电荷电荷量为,q,.,(1),AD,导体中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？,答案,图,2,nlS,nlSq,(2),这些电荷都经过横截面,D,所需时间是多少？,(3),导体,AD,中电流是多大？,答案,答案,第12页,1.,电流微观表示式：,I,nq,v,S,.,式中,n,为导体中单位体积内,、,q,为每个自由电荷,、,v,为自由电荷,速率，,S,为导体横截面积,.,2.,三种速率比较,(1),电子定向移动速率：电子在金属导体中平均运动速率，也是公式,I,neS,v,中,v,，大小约为,10,5,m/s.,(2),电流传导速率：电流在导体中传导速率等于光速，为,m/s.,闭合开关瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处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,.,知识梳理,自由电荷数,电荷量,定向移动,310,8第13页,(3),电子热运动速率：电子做无规则热运动速率，大小约为,10,5,m/s.,因为热运动向各个方向运动机会,，故此运动不能形成电流,.,相等,第14页,判断以下说法正误,.,(1),导体中自由电子定向移动速率等于自由电子热运动速率,.(,),(2),导体中自由电子定向移动速率等于真空中光速,c,.(,),(3),粗细不均匀通电导线，电流处处相等，则越粗位置，电子定向移动速率越小,.(),即学即用,第15页,2,题型探究,第16页,一、电流了解和计算,1.,电流方向,与正电荷定向移动方向相同，与负电荷定向移动方向相反,.,金属导体中电流方向与自由电子定向移动方向相反,.,2.,电流大小,(1),I,是电流定义式，,I,nqS,v,是电流决定式，故电流大小与经过导体横截面电荷量以及通电时间无关,.,(2),电解液中应用,I,计算电流时，,q,为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量绝对值之和,.,3.,电流是标量,电流即使有方向不过它遵照代数运算法则,.,第17页,例,1,如图,3,所表示，电解池内有一价电解液，,t,s,内经过溶液内截面,S,正离子数是,n,1,，负离子数是,n,2,，设元电荷为,e,，以下说法中正确是,A.,当,n,1,n,2,时电流强度为零,答案,解析,图,3,第18页,正离子定向移动方向就是电流方向，负离子定向移动反方向也是电流方向；有正、负离子反向经过同一截面时，,电流方向由,A,指向,B,，与正、负离子,数量无关，,A,、,B,、,C,错误，,D,正确,.,第19页,尤其提醒,计算电流时，要分清形成电流电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向移动,.,当正、负电荷都参加定向移动时，正、负电荷对电流形成都有贡献,.,第20页,针对训练,1,某电解池，假如在,1 s,内共有,5,10,18,个二价正离子和,1,10,19,个一价负离子经过面积为,0.1 m,2,某截面，那么经过这个截面电流是,A.0 B.0.8 A,C.1.6 A D.3.2 A,答案,解析,由题意，,1 s,内经过截面正离子电荷量为,q,1,2,n,1,e,，负离子电荷量绝对值为,q,2,n,2,e,，,将,n,1,5,10,18,个，,n,2,1,10,19,个，,e,1.6,10,19,C,代入解得,I,3.2 A.,故选,D.,第21页,二、电流微观表示式,1.,I,nq,v,S,为电流微观表示式，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内自由电荷数、每个自由电荷电荷量、定向移动速率大小，还与导体横截面积相关,.,若已知单位长度自由电荷数为,n,，则电流微观表示式为,I,nq,v,.,2.,公式,I,nq,v,S,中,v,表示电荷定向移动速率,.,自由电荷在不停地做无规则热运动，其速率为热运动速率，电流是电子在热运动基础上向某一方向定向移动形成,.,第22页,例,2,导线中电流是,1 A,，导线横截面积为,1 mm,2,.,(1),在,1 s,内，有多少个电子经过导线横截面,(,电子电荷量,e,1.6,10,19,C)?,答案,解析,6.25,10,18,个,(2),自由电子平均移动速率是多大,(,设导体每立方米内有,8.5,10,28,个自由电子,)?,答案,解析,7.35,10,5,m/s,由公式,I,neS,v,，得,第23页,(3),自由电子沿导线移动,1 m,，平均要多少时间？,答案,解析,3.78 h,沿导线移动,1 m,需用时,第24页,针对训练,2,铜摩尔质量为,m,，密度为,，每摩尔铜原子有,n,个自由电子，每个自由电子电荷量为,e,，今有一根横截面积为,S,铜导线，经过电流为,I,时，电子定向移动平均速率为,答案,解析,设电子定向移动速率为,v,，那么在,t,秒内经过导体横截面自由电子数相当于在体积,v,t,S,中自由电子数，而体积为,v,tS,铜质量为,v,tS,，摩尔数为,自由电子数为,所以电荷量,由,第25页,达标检测,3,第26页,1.,关于电源以下说法，正确是,A.,电源作用是在电源内部把电子由负极不停地搬运到正极，从而保持两,极之间有稳定电势差,B.,电源作用是在电源内部把电子由正极不停地搬运到负极，从而保持两,极之间有稳定电势差,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,1,2,3,4,答案,解析,第27页,1,2,3,4,电源作用是维持正、负极之间恒定电势差，外电路中自由电子在电场力作用下向正极移动；在电源内部，需要将电子由正极不停地搬运到负极，故,A,错，,B,对,.,电路中有电流不但需要电源，还需要电路是闭合，二者缺一不可，故,C,错,.,电源是对电路提供能量装置，故,D,错,.,第28页,2.,电路中有一电阻，经过电阻电流为,5 A,，当通电,5,分钟时，经过电阻横截面电子数为,A.1 500,个,B.9.375,10,19,个,C.9.375,10,21,个,D.9.375,10,20,个,1,2,3,4,答案,解析,第29页,3.,如图,4,所表示，一根横截面积为,S,均匀长直橡胶棒上带有均匀负电荷，每单位长度上电荷量为,q,，当此棒沿轴线方向做速度为,v,匀速直线运动时，因为棒运动而形成等效电流大小为,答案,解析,t,s,内棒经过长度,l,v,t,，总电荷量,Q,ql,q,v,t,.,由,故选项,A,正确,.,1,2,3,4,图,4,第30页,1,2,3,4,4.,一根铜导线横截面积为,2 mm,2,，其中自由电子密度为,8.5,10,28,个,/m,3,，当此铜导线经过,2 A,电流时，求：,(1)1 s,内有多少个电子经过铜导线横截面？,(,电子电荷量,e,1.6,10,19,C),答案,解析,1.25,10,19,个,1 s,内经过铜导线横截面电荷量,q,It,2 C,所以,1 s,内经过铜导线横截面电子数,n,1.25,10,19,个,第31页,1,2,3,4,(2),电子定向移动速率多大？,答案,解析,7.35,10,5,m/s,第32页,本课结束,第33页,