2019-2020学年新教材高中物理 第十一章 电路及其应用 第1节 电源和电流课件 新人教版必修第

课标要求第1节电源和电流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。2．理解电流的定义和定义式，知道电流的单位和方向的规定。3．知道恒定电流的概念。一、电源1．填一填(1)定义：如图所示，能把从A搬运到B的装置。其中A、B为电源的两个。(2)作用：使电路中的电流能够存在。电子电极持续2．判一判(1)电源的两极间存在一定的电势差。()(2)电源能把正电荷从正极搬到负极。()(3)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。()√×√3．选一选[多选]关于电源的作用，下列说法正确的是()A．电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷B．电源的作用是能直接释放电能C．电源的作用就是保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流D．电源的作用就是使自由电荷运动起来解析：电源的作用是能直接释放电能，就是保持导体两端有一定的电压，使电路中有持续的电流，选项B、C正确。答案：BC二、恒定电流1．填一填(1)恒定电场：稳定分布的电荷所产生的的电场。(2)自由电荷定向运动的平均速率特点：在恒定电场的作用下，自由电荷运动，在运动中与导体内不动的粒子不断，阻碍了自由电荷的定向运动，结果是大量自由电荷定向运动的平均速率不随变化。(3)定义：大小、方向都不随变化的电流。定向稳定碰撞时间时间(4)电流①物理意义：描述电流的物理量。②表达式：I＝____。③方向规定：把定向移动的方向规定为电流的方向。④单位：在国际单位制中，电流的单位是，简称，符号是，常用的电流单位还有：毫安(mA)和微安(μA)，它们与安培的关系是：1mA＝10－3A、1μA＝10－6A。强弱程度正电荷安培安Aqt2．判一判(1)电流的方向为电荷定向移动的方向。()(2)电流既有大小，又有方向，是矢量。()(3)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越大。()××√3．想一想有同学认为“只有导体中才可有电流”，谈一谈你的认识。提示：电荷定向移动形成电流，不论是导体内还是其他空间只要有电荷定向移动就可形成电流，如氢原子中核外电子做匀速圆周运动时，形成了一环形电流等。对电源和电流的理解[学透用活]1．电源(1)电源的定义：电源是不断把电子从正极搬运到负极从而维持正、负极之间存在一定电势差的装置。(2)电源的作用：从电荷移动的角度看，电源的作用就是移送电荷，能把电子从电源正极搬运到电源负极，保持电源正、负极间有一定的电压，使导体中有持续的电流。2．电流(1)电流的形成。①形成原因：电荷的定向移动。②形成条件：导体两端有电压。③电路中产生持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合。(2)电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。[典例1]关于电流，下列叙述正确的是()A．只要将导体置于电场中，导体内就有持续电流B．电源的作用可以使电路中有持续电流C．导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动D．只要将电源连接到物体两端，物体中就会有电流[解析]导体置于电场中，达到静电平衡后没有电流，故A项错误；导体两端存在持续的电压，导体中才有持续的电流，电源能提供持续的电压，可以使电路中有持续电流，故B项正确；导体中没有电流时，电荷在做无规则的热运动，没有定向移动，故C项错误；将电源连接到绝缘物体两端，物体中不会有电流，故D项错误。[答案]B[对点练清]1．如图所示，两个带绝缘柄的金属球A、B，A带负电，B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列说法中错误的是()A．有瞬时电流形成，方向由A到BB．A、B两端的电势不相等C．导体棒内的电场强度不等于0D．导体棒内的自由电荷受电场力作用定向移动解析：A、B两个金属球，由于A带负电，在A金属球周围存在指向A的电场，故B球所在处的电势应高于A球所在处的电势。连接后的瞬间导体棒内的电场强度不等于0，棒中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，由于导体棒中的自由电荷为电子，故移动方向为由A指向B，电流方向应由B指向A。故A错误。答案：A2．下列关于电源和电流的说法正确的是()A．因为电流有方向，所以电流是矢量B．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大C．电源是将电能转化为其他形式的能的装置D．电源能把自由电子从正极搬运到负极解析：电流有方向，但电流的计算不能根据平行四边形定则进行计算，故电流是标量，故A项错误；根据电流的定义式I＝qt可知，通过导体横截面的电荷量越大，导体中的电流不一定越大，还要看时间长短，故B项错误；电源是提供电能的装置，把其他形式的能转化成电能，故C项错误；电源能把自由电子从正极搬运到负极，从而形成两极间的电势差，故D项正确。答案：D3．下列关于电流的说法中，不正确的是()A．习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向B．国际单位制中，电流的单位是安培，简称安C．电流的方向总是从电源的正极流向负极D．由I＝qt可知，电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多解析：电荷的定向移动形成电流，物理学上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故A项正确；国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，故B项正确；外电路中电流从正极流向负极，电源内部电流从负极流向正极，故C项错误；由I＝qt可知，电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，所以电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多，故D项正确。答案：C电流的大小计算[学透用活]1．金属导体中电流的计算金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I＝qt计算时，q是某一时间内通过金属导体横截面的自由电子的电荷量。2．电解液中电流的计算电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I＝qt计算时，q应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和。3．环形电流的计算环形电流的计算采用等效电流的观点分析。所谓等效电流，就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流。对周期性运动的电荷，常取一个周期来计算等效电流。利用I＝qt＝qT求等效电流。[典例2]某电解池中，若在2s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流是()A．0B．0.8AC．1.6AD．3.2A[解析]电荷的定向移动形成电流，但正、负电荷同时向相反方向定向移动时，通过某横截面的电荷量应是两者绝对值的和。故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在2s内通过某横截面的总电荷量应为q＝1.6×10－19×2×1.0×1019C＋1.6×10－19×1×2.0×1019C＝6.4C，由电流的定义式知：I＝qt＝6.42A＝3.2A，D正确。[答案]D[易错警示](1)用公式I＝qt计算电流大小时，只需代入电荷量的绝对值，且q要与时间t相对应。(2)当正、负电荷都参与定向移动时，正、负电荷对电流的形成都有贡献。[对点练清]1．一段东西方向放置的横截面积为0.05cm2的导电材料中，每秒中有0.4C正电荷向东移动，有0.6C负电荷向西移动，则电流强度是()A．0.4AB．0.2AC．0.6AD．1A解析：根据电流强度的定义可知I＝qt＝0.4＋0.61A＝1A，D正确。答案：D2．如图所示的电解槽接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设元电荷为e，以下说法正确的是()A．当n1＝n2时电流强度为零B．当n1＞n2时，电流方向从A→B，电流强度为I＝n1－n2etC．当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度I＝n2－n1etD．电流方向从A→B，电流强度I＝n1＋n2et解析：在电解液导电时，定向移动的电荷有正离子和负离子，它们同时向相反方向移动形成电流，所以，电流强度应该是I＝n1＋n2et，电流方向应是从A→B。答案：D3．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流。设带电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，其电流的等效电流强度I和方向为()A.ve2πr顺时针B.ver顺时针C.ve2πr逆时针D.ver逆时针解析：电子绕核运动可等效为一环形电流，电子运动周期为T＝2πrv，根据电流的定义式得：电流强度为I＝qt＝eT＝ve2πr，因为电子带负电，所以电流方向与电子定向移动方向相反，即沿逆时针方向，故C项正确。答案：C一、绝缘体可以转变为导体(物理观念)[选自鲁科版新教材P63]在潮湿、高温、高压的情况下，绝缘体有可能变为导体。例如，空气是绝缘体，但在一定条件下也可能转变为导体。在雷电现象中，由于两云层之间的电压极高，将空气击穿，此时空气就成了导体(如图)。因此，绝缘体和导体的划分与其周围的条件密切相关。假设某次雷电持续时间为0.5s，所形成的平均电流为6.0×104A，若这些电荷以0.5A的电流通过电灯，则电灯可供照明的时间为多长？[提示]该次雷电对应的电荷量q＝It＝6.0×104×0.5C＝3.0×104C可供电灯照明的时间t′＝qI′＝3.0×1040.5s＝6.0×104s。二、典题好题发掘，练典题做一当十[选自鲁科版新教材P65“例题”]有一横截面积为S的金属导体，设每单位体积内有n个自由电子，电子的电荷量大小为e，电子定向移动的平均速率为v。求此时流过导体的电流I。[分析]如图所示，在时间t内，自由电子定向移动的距离为vt，通过导体横截面S的自由电子数就等于以横截面S为底、vt为高的圆柱体内包含的自由电子数。由此可得到时间t内通过导体横截面的电荷量q，再根据I＝qt可求出电流。[解]设在时间t内，通过导体横截面的自由电子数目为N、电荷量为q，则N＝nSvtq＝Ne＝nSvte，再由I＝qt，得I＝neSv。[策略提炼]从微观视角计算电流，可依据公式I＝qt，只是此时电荷量q要用微观量描述出来。这也是解决此类问题的关键。[讨论]从微观上看，流过金属导体的电流与导体的横截面积、单位体积内自由电子数目和电子定向移动的平均速率成正比。若在其他条件不变的情况下，导电性能好的导体在单位体积内的自由电子数更多，形成的电流会更大。[迁移]根据I＝neSv还可估算电子定向移动的平均速率。有一横截面积为1mm2的铜导线，每立方米体积内的自由电子数为8.4×1028个，电子的电荷量大小为1.6×10－19C。若通过该导线的电流为1A，导线中自由电子定向移动的平均速率为多大？解析：由I＝neSv可得：v＝IneS＝18.4×1028×1.6×10－19×1×10－6m/s≈7.4×10－5m/s。答案：7.4×10－5m/s