高二物理电源和电流

本章主要内容有电阻的串并联、欧姆定律、电阻定律、焦耳定律、闭合电路的欧姆定律、电路中的能量守恒定律、多用电表、简单的逻辑电路等．通过本章学习要学会处理以下几类问题：(1)电路的简化：对复杂的电路，画出等效电路图，这是一项基本功，也是电路分析和计算的基础．(2)动态直流电路的分析：电路中某些元件(如滑动变阻器的阻值)的变化，会引起电流、电压、电阻、电功率等相关物理量的变化，解决这类问题涉及的知识点多，要掌握一定的思维方法．(3)非纯电阻电路的分析与计算．(4)稳态、动态电阻和电容电路的分析与计算．(5)故障电路的分析与判断．此类问题紧密联系实际，对灵活运用知识的能力要求较高．(6)非线性电路的分析与求解．本章的核心内容是欧姆定律；重点是电路的分析和计算；难点是电路的设计；高考热点是电路动态分析和实验．第一节电源和电流学习目标：1.了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场，初步体会动态平衡的思想．2．理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定；理解恒定电流，会用公式q＝It分析相关问题．3．能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．重点难点：导体中电流的形成原因．易错问题：应用I＝q/t求电解液中的电流时，q应为正、负电荷的绝对值之和．一、电流及其产生条件1．电荷的移动形成电流．2．形成电流的条件(1)物体内部必有．(2)导体两端存在．3．电流的方向：规定定向运动方向为电流的方向．自由电荷电势差正电荷定向在电解液和金属导体中都可以形成电流,它们形成电流时有什么不同？【思考·提示】金属导体中是自由电子定向移动形成电流，而电解液中是正、负离子定向移动形成电流．二、电源的作用1．维持电源的正、负极间有一定的．2．在闭合电路中，使导线中的自由电子发生，保持的电流．电势差定向移动持续三、恒定电场1．定义：由稳定分布的所产生的稳定的电场．2．形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由、等电路元件所积累的电荷共同形成的．3．特点：任何位置的都不随时间发生变化．在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中同样适用．电荷电源导线场强四、恒定电流、都不随时间变化的电流称为恒定电流．1．电流的定义：2．公式：.3．国际单位：；常用单位还有大小方向单位时间内通过某导体横截面的电荷量．I＝q/t安培毫安、微安．一、对电流概念的理解1．电流虽有大小和方向，运算遵循代数法则，但不是矢量．2．q＝It是求电荷量的重要公式，其变形公式I＝求出的是电流在时间t内的平均值，对恒定电流来说，其瞬时值与平均值相等．3．电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I＝时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．4．不能说I∝q，I∝，因为由I＝nq′Sv(决定式)，可知I与q及t无关．计算电流时，首先要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负离子同时存在．其次要注意计算电流大小时，只需代入电量的绝对值．另外公式是I＝q/t而不是I＝q/(St)．二、电流的微观表达式如图2－1－1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，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷所带的电荷量为q.图2－1－1AD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所需要的时间：t＝lv所以导体AD上的电流：I＝Qt＝nlSql/v＝nqSv.由此可见，从微观上看，电流取决于导体中自由电荷的密度、电荷量、定向移动速度，还与导体的横截面积有关．．由I＝nqSv可以看出，导体面积越大的位置电荷定向移动的速率越小．2．公式I＝nqSv是由I＝推导出来的，适合于从微观出发研究电流的大小．其中n为导体单位体积内的自由电荷数．三、三种速率的比较1．电子定向移动的速率(1)物理意义：电流就是由电荷的定向移动形成，电流I＝neSv，其中v就是电子定向移动的速率，一般为10－5m/s的数量级(2)大小：10－5m/s2．电子热运动的速率(1)物理意义：构成导体的电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动的速率数量级为105m/s(2)大小：105m/s3．电流传导的速率(1)物理意义：等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流．(2)大小：3×108m/s由于电荷定向移动的速率很小，所以当电路闭合后，电荷并不是瞬间从电源运动到用电器，而是瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷同时做定向移动形成电流．