2019-2020学年高中物理 第二章 恒定电流 第1节 电源和电流课件 新人教版选修3-1

第二章恒定电流知识内容学考要求层级电源和电流b电动势b欧姆定律、U-I图象及I-U图象c测绘小灯泡的伏安特性曲线√串联电路和并联电路c焦耳定律c导体的电阻c探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系√闭合电路的欧姆定律c多用电表的原理a练习使用多用电表√测定电池的电动势和内阻√第1节电源和电流自主学习课堂探究课堂达标自主学习学习目标1.了解电源使电路形成电流的机制。2.了解恒定电场,知道恒定电流的定义。3.知道电荷的定向移动形成电流,知道电流方向的规定。4.知道电流的定义式,并会用来解决导线中的电流问题。教材提炼一、电源1.电荷的移动与电流的形成如图所示,A,B分别带正、负电荷,如果在它们之间连接一条导线R,导线R中自由电子会在静电力的作用下定向移动,电子移动方向为(选填“A→B”或“B→A”),导线中瞬间电流方向为(选填“A→B”或“B→A”),此种情况下,导线R中的电流只是的。2.电源(1)定义:把电子从正极到负极的装置。(2)作用①维持电路两端有一定的。②使电路中保持。B→AA→B瞬时搬运电势差持续电流二、恒定电场1.定义:由电路中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:任何位置的和都不随时间变化。三、恒定电流1.定义:大小、方向都的电流。2.电流(1)大小:单位内通过导体横截面的电荷量,即为通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值。电荷电荷分布导线电场强度不随时间变化时间电源(2)表达式:I=qt。(3)物理意义:表示电流程度。(4)单位:国际单位制中的单位是,简称安,符号是A。常用的单位还有:________(mA)、(μA)。1A=mA=μA。(5)方向:规定定向移动的方向为电流的方向。强弱毫安微安103106正电荷安培自我反馈1.关于电源的作用,下列说法中正确的是()A.电源能为电路提供自由电荷B.电源能保持导体两端的电压,使电路中有持续电流C.电源能直接释放电能D.电源使自由电荷运动起来解析:电源的作用是能保持导体两端的电压,使电路中形成持续电流,故B正确,A,C,D错误。B2.关于电流的大小与方向,下列说法正确的是()A.电流越大表明导线中自由电荷越多B.通过导线横截面的电荷量越多电流越大C.金属导体中的自由电荷是电子,电子沿电流的反方向运动D.电解液中有电流时,正负离子都定向移动,方向相同C解析:电流的定义式是I=qt,电流大,说明在单位时间内通过导线某横截面的电荷量大,但不一定自由电荷多,A错误;单位时间内通过导线横截面的电荷量越多,电流越大,B错误;金属导体中自由电荷就是自由电子,自由电子定向移动的方向与导体中电流的方向相反,C正确;电流的方向和正电荷的运动方向相同,和负电荷的运动方向相反,故电解液中有电流时,正负离子都定向移动,方向相反,D错误。3.在示波管中,2s内有6×1013个电子通过横截面积大小不知的电子枪,则示波管中电流大小为()A.4.8×10-6AB.3×10-13AC.9.6×10-6AD.无法确定A解析:由q=It得,I=qt=net=13196101.6102A=4.8×10-6A,故选项A正确。课堂探究要点突破【例1】电路中,每分钟有4.8×10-3C的电荷流过导线的某一横截面,求:(1)每分钟内流过该导线这一横截面的电子数目;要点一对电流的理解解析:(1)每分钟内流过该导线这一横截面的电子数目为n=Qe=3194.8101.610=3×1016个;答案:(1)3×1016个(2)流过该导线的电流,已知一个电子的带电荷量为e=1.6×10-19C.解析:(2)流过该导线的电流为I=Qt=34.81060A=8×10-5A。答案:(2)8×10-5A误区警示q=It是求电荷量的公式,其变形公式I=qt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。针对训练1:如图所示,将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来,已知截面面积S铝=2S铜,在铜导线上取一截面A,在铝导线上取一截面B,若在1s内垂直地通过它们的电子数相等,那么,通过这两截面的电流的大小关系是()A.IA=IBB.IA=2IBC.IB=2IAD.不能确定A解析:根据公式I=qt可得,I的大小与横截面积的大小无关,主要取决于单位时间内通过导体横截面电荷量的多少,选项A正确。要点二电流公式的应用【例2】北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道。当环中电子以光速的110流动而形成10mA的电流时,环中运行的电子数目为(已知光速c=3×108m/s,电子电荷量e=1.6×10-19C)()A.5×1010个B.5×1011个C.1×102个D.1×104个B解析:电子运动一周的时间为t=sv=7240310s=8×10-6s,由电流的定义式I=Qt,可得电荷量为Q=It=0.01×8×10-6C=8×10-8C,在整个环中运行的电子数目为n=Qe=8198101.610=5×1011个;故选B。针对训练2:在某次闪电中,持续时间为0.5s,所形成的平均电流为6.0×104A,若闪电过程中产生的电荷以0.5A的电流通过电灯,试求可供电灯照明的时间。解析:闪电过程中产生的电荷q=I1t1=6.0×104A×0.5s=3×104C。当电流I2=0.5A时,时间t2=2qI=43100.5s=6.0×104s≈16.7h。答案:6.0×104s(或16.7h)课堂达标1.关于电流的说法中正确的是()解析:电流等于电路中通过某一横截面的电荷量与所用时间的比值,故在t不确定的情况下不能说I与q成正比,故A错误;电流有方向,但电流的运算不适用矢量运算法则,故电流是标量,故B错误;金属导体中,自由电子定向移动方向与电流方向相反,故C错误;电流的单位“安培”为国际单位制中的基本单位,故D正确。DA.根据I=qt,可知I与q成正比B.电流有方向,电流是矢量C.在金属导体中,自由电子移动方向为电流方向D.电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位2.现代生活离不开电源,电子表、照相机、移动电话、计算器及许多电子产品,都需要配备各式各样的电源,关于电源,以下说法正确的是()A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极,从而保持两极之间有稳定的电势差B.电源的作用就是将其他形式的能转化为电能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B解析:电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差,这需要电源不断地将其内部的负电荷向负极聚集,将正电荷向正极聚集,外电路中自由电子在静电力的作用下向正极移动,在电源内部,需要将正极上的电子搬运到负极,维持电势差不变,故A错;从能量角度来看,电源在搬运电荷的过程中,需要克服静电力做功,将其他形式的能转化为电能,B对;电路中有电流不仅需要电源,还需要电路是闭合的,故C错;电源是对电路提供能量的装置,故D错。3.通过一根金属导线的电流为16mA,则10s内通过这根导线横截面的自由电子数为()A.1.0×1017B.1.0×1018C.1.0×1019D.1.0×1020B解析:由电流定义式可得10s内通过这根导线横截面的电荷量为Q=It=16×10-3×10C=1.6×10-1C,通过的电子数为n=Qq=1191.6101.610=1×1018,B正确.