【创新设计】2014-2015学年高中物理人教版选修3-1课件：2.1 电源和电流

高中物理·选修3-1·人教版第二章恒定电流第一讲电源和电流目标定位电源和电流了解电流的形成条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场.理解电流的定义，知道电流的单位、方向的确定，会用公式q＝It分析相关问题.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．123目标定位预习导学课堂讲义对点练习预习导学1.电子电势差2.电势差一、电源想一想：既然电荷的定向移动形成电流，那么“电流传导的速率”是不是电子从负极到达正极的速率呢？答案：电流的形成是电子在速率很大的无规则热运动上附加一个速率很小的定向移动，电路闭合时，瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷在电场力的作用下共同定向移动，并不是电子瞬间从电源运动到用电器.1．（1）电源导线（2）电场强度2.（1）方向（2）单位电荷量电流强度二、恒定电流电源和电流3.电荷量4.安培1031065.正电荷相反目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义一、对电源、电流的理解1.电路、电源、电流电路：四个基本部分组成：电源、开关、导线和用电器．电流：导体中的自由电荷在电场力的作用下定向移动形成电流．2．形成持续电流的条件：电源：作用是在电路中提供持续的电压.电源和电流(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．目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义例1下列关于电源的说法正确的是()A．电源就是电压B．电源的作用是使电源的正负极保持一定量的正、负电荷，维持一定的电势差C．与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的D．在电源内部正电荷由负极流向正极，负电荷由正极流向负极解析两个完全不同的概念电源和电流+A+++++++___B_____电源-由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成。BD＋目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义1．电流是标量：电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量是标量．2．电流定义式：qIt电源和电流二、对公式I＝q/t的理解与应用I＝是电流的定义式，电流与电量无正比关系，电流与时间也无反比关系．“电量越大电流越大”，“时间越长电流越小”等这些说法都是错误的．qt3．在应用I＝计算时注意：qt(1)各个物理量的单位都用国际制单位．(2)电量q与时间t要对应．(3)要分清形成电流的自由电荷的种类．对金属来讲，是自由电子的定向移动，电量q为通过横截面的自由电子的电量.对电解液来讲，是正、负离子同时向相反方向定向移动的，电量q为正、负离子电荷量绝对值之和．目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义例2在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图所示．如果测得2s内分别有1.0×1018个正离子和1.0×1018个负离子通过溶液内部的横截面M，则溶液中电流的方向如何？电流多大？电源和电流解析电学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向I即由A指向BI＝12||||qqqtt181918191.0101.6101.0101.610A2＝0.16A目标定位预习导学课堂讲义对点练习在电解液中t时间内的电荷量指正、负两种离子电荷量的绝对值之和＋－＋－课堂讲义三、电流的微观意义电源和电流1．建立模型：如图所示，AD表示粗细均匀的一段导体长为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，每个自由电荷的电荷量为q.2．理论推导：AD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D所需要的时间：t＝l/v根据公式q＝It.可得：导体AD中的电流：QnlSqIltvnqSv目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义三、电流的微观意义电源和电流3．结论：从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关．4．区分三种不同的速率电子定向移动的速率电子热运动的速率电流传导的速率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，其大小为10－5m/s导体内部电子做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，大小为105m/s等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的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，大小为3×108m/s目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义例3铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I时，电子平均定向移动速率为()A．光速cB．I/(neS)C．ρI/(neSm)D．mI/(neSρ)电源和电流vtsv假设电子的定向移动的速率为v解析在t秒内通过导体横截面的自由电子数vt·S中的自由电子数由qIt=vtSNenqSenemmvImvSneD目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义例3铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I时，电子平均定向移动速率为()A．光速cB．I/(neS)C．ρI/(neSm)D．mI/(neSρ)电源和电流vtsvD借题发挥导体中的电荷定向移动的速率远小于光速．所以请同学们留意身边实际，注意正确地理解.有许多同学会错选A.这是对生活现象中：“电路一接通，很远处的用电器就能立即开始工作”的错误认识.这种现象的实质是因为电场以光速传播，而不是电荷运动过去.目标定位预习导学课堂讲义对点练习对点练习1．下列有关电源的电路中,导线内部的电场强度的说法中正确的是()A．导线内部的电场就是电源所形成的电场B．在静电平衡时，导线内部的场强为零，而导线外部的场强不为零,所以导线内部的电场不是稳定的C．因为导线处于电源的电场中，所以导线内部的场强处处为零D．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，导线内的电荷处于平衡状态,电荷分布是稳定的,电场也是稳定的对电源、电流的理解电源和电流--+A+++++++___B_____电源假设在电源正、负极之间连一根导线MNE0FFnFt目标定位预习导学课堂讲义对点练习对点练习1．下列有关电源的电路中,导线内部的电场强度的说法中正确的是()A．导线内部的电场就是电源所形成的电场B．在静电平衡时，导线内部的场强为零，而导线外部的场强不为零,所以导线内部的电场不是稳定的C．因为导线处于电源的电场中，所以导线内部的场强处处为零D．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，导线内的电荷处于平衡状态,电荷分布是稳定的,电场也是稳定的对电源、电流的理解电源和电流假设在电源正、负极之间连一根导线MNE0FFnFtMNE0E0E′MNE导线内很快形成沿导线方向的电场D目标定位预习导学课堂讲义对点练习对点练习公式I＝q/t的理解与应用解析C2．电路中有一电阻，通过电阻的电流为5A，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为()A．1500个B．9.375×1019个C．9.375×1021个D．9.375×1020个电源和电流根据电流的定义式qItn＝＝9.375×1021个qItee目标定位预习导学课堂讲义对点练习对点练习3．如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，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．qvB．q/tC．qvSD．qv/S电流的微观意义电源和电流解析1s内棒通过的长度l＝vt总电荷量Q＝ql＝qvt由I＝＝＝qvQtqvttA目标定位预习导学课堂讲义对点练习再见