2019_2020版高中物理第二章1电源和电流课件新人教版选修.pptx

第二章 恒定电流 1 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.2.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.3.学会推导电流的微观表达式并理解各量的意义,能运用关系式I=nqvS分析处理有关问题.,课前预习,课堂探究,随堂演练,课前预习 掌握新知,知识梳理,一、电源 1.形成持续电流条件:导体两端存在 .,持续电压,2.电源,电子,电压,持续的电流,3.恒定电场 (1)定义:电源两极周围的空间由 、 等电路元件所积累的电荷共同形成的电场.这种电场由 的电荷所产生.,电源,(2)特点:任何位置的电荷分布和 都不随时间变化. (3)基本性质:与静电场 .静电场中的电势、电势差及其与电场强度的关系等,在恒定电场中同样适用. 二、电流I的意义及其方向 1.电流 (1)概念:电荷的 移动形成电流. (2)物理意义:反映了电流的 程度. (3)单位: ,符号A,常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(A).,导线,稳定分布,电场强度,相同,定向,强弱,安培,(5)方向:规定 定向移动方向或 定向移动的反方向. (6)恒定电流: 和 都不随时间变化的电流. 2.电流的微观表达式 电流的微观表达式为I=nqSv,其中n表示导体 的自由电荷数,q表示每个自由电荷的 ,S表示导体的 ,v表示导体中的自由电荷 .,电荷量,正电荷,负电荷,大小,方向,单位体积内,电荷量,横截面积,定向移动的速率,科学思维,1.思考判断,(1)电路中有电流时,电场的分布就会随时间不断地变化.( ) (2)电源的作用是将其他形式的能转化为电能.( ) (3)恒定电场的电场强度不变化,一定是匀强电场.( ) (4)电流的方向一定与电荷定向移动的方向相同.( ) (5)电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多.( ) (6)导体中的电流一定是正电荷的定向移动形成的.( ),2.思维探究 (1)在教材第43页的“问题与练习”中提到,用导线把两个带异号电荷的导体相连,导线中的电流只能存在一瞬间;而用导线把电池的正负极相连,导线中可以产生持续的电流,为什么?,答案:两带电导体用导线相连时,电荷中和后再无定向移动的电荷,电流即瞬间消失,故电流只能存在一瞬间;电池的作用是使电源两极间总有可定向移动的电荷、用导线连接两极时,导线中的自由电荷持续定向移动,故导线中可以产生持续的电流. (2)产生恒定电场和静电场的电荷有什么不同? 答案:产生恒定电场的电荷是运动的,但电荷的分布是稳定的,而产生静电场的电荷是静止不动的.,答案:不是,电流的微观表达式中的v是电荷定向移动的速率,而电流的传导速率等于光速.,(3)电流的微观表达式I=nqvS中的v是电流的传导速率吗?,要点一 对电流的理解和计算,课堂探究 突破要点,探究导学 原子中的电子绕原子核的运动可以等效为环形电流.设电荷量为e的电子以速率v绕原子核做半径为r的匀速圆周运动,则等效电流多大?,要点归纳 1.电源的作用 (1)从电荷转移的角度看,电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动.,(2)从能量转化的角度看,搬运电荷的过程是非静电力做功的过程,从而将其他形式的能转化为电能. 2.电流的形成 (1)形成:当导体和电源连接后,导体中形成恒定电场,自由电荷在导体内静电力作用下,定向移动,从而形成电流. (2)产生电流的条件:导体两端有电压. (3)形成持续电流的条件:电路中有电源且电路闭合.,例1 如图所示的电解液接入电路后,在t内有n1个一价正离子通过溶液内截面S,有n2个二价负离子通过溶液内截面S,设e为元电荷,则以下关于通过该截面电流的说法正确的是( ),B,审题指导:,学霸笔记,(1)电流虽然有方向,但电流是标量,因为它遵循代数运算法则.,(2)在电源外部的电路中,电流的方向是从电源的正极流向负极;在电源的内部,电流是从电源的负极流向正极.,(教师备用) 例1-1:在NaCl溶液中,正、负电荷定向移动,方向如图所示,若测得2 s 内有1.01018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M,试问:溶液中的电流方向如何?电流多大?,答案:方向由A指向B 0.16 A,BD,要点二 电流的微观表达式,探究导学 如图所示,AD表示粗细均匀的一段长为l的导体,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.试证明:导体内的电流可表示为I=nqSv.,要点归纳 1.表达式I=nqSv的理解 从微观上看,电流取决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、导体的横截面积. 2.三种速率的对比(以金属导体为例),例2 (2019江西宜春测试)已知铜导线中的电流为1 A,铜导线的横截面积为1 mm2,铜导线中每立方米含有 8.51028个自由电子. (1)在1 s内,有多少个电子通过铜导线的横截面(电子电荷量e=1.6 10-19 C)? (2)自由电子的平均定向移动速率多大?,思维导图:,答案:(1)6.251018个 (2)7.3510-5 m/s,学霸笔记,应用I=nqSv时注意点 (1)各个物理量都要用国际单位.,(2)正确理解各符号的意义,特别是n表示导体中单位体积内的自由电荷数,v表示自由电荷定向移动速率. (3)若已知单位长度的自由电荷数为n,则电流的微观表达式为I=nqv.,(教师备用) 例2-1:(2019北京西城区检测)(多选)一横截面积为S的铜导线,流过的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为q,此时电子的定向移动速率为v,在t时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为( ),AC,针对训练2 (2019江西新余月考)铜的原子量为m,密度为,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,当通过的电流为I时,电子平均定向移动的速率为( ),D,随堂演练 检测效果,1.(2019辽宁抚顺月考)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.电源的作用是可以使接通的电路中有持续电流 C.导体内没有电流时,导体内部的电荷没有移动 D.持续电流是由静电场产生的,解析:电流在形成时有瞬时电流和恒定电流,瞬时电流是电荷的瞬时移动形成的,而持续电流是导体内有恒定的电场形成的,电源的作用就是在导体两端加上稳定的电压,从而在导体内部出现恒定的电场,故选项B正确.,B,2.一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为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,3.(2019福建福州校级检测)有甲、乙两导体,甲的横截面积是乙的两倍,而单位时间内通过导体横截面的电荷量乙是甲的2倍,下列说法中正确的是( ) A.通过甲、乙两导体的电流相同 B.通过乙导体的电流是甲导体的