高中物理 2.1 电源和电流课件 新人教版选修31.ppt

1电源和电流 温故知新 精彩回眸 1 在初中我们学习了物理学中用每秒通过导体某一横截面的电荷多少来表示 的大小 电路中电流的大小需要用 测量 答案 电流电流表 2 图2 1 1所示是一个由电池 电阻r与平行板电容器组成的串联电路 在迅速增大电容器两极板间距的过程中 a 电阻r中没有电流b 电容器的电容变小c 电阻r中有从a流向b的电流d 电阻r中有从b流向a的电流答案 bc 图2 1 1 一 电源1 电源的定义电源是不断把 从正极搬运到负极从而维持正负极之间一定 的装置 新知梳理 2 电源的作用 1 从电荷移动角度看电源的作用就是移送电荷 维持电源正 负极间有一定的 从而保持电路中有持续电流 电源在内部能把电子从正极a搬运到负极b 如图2 1 2所示 图2 1 2 电势差 负电荷 电势差 2 从能量转化的角度看搬运电荷的过程就是克服 做功的过程 从而将其他形式的能转化为 二 恒定电流1 恒定电场 1 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 2 特点 任何位置的 都不随时间发生变化 静电力 电能 电源 导线 电场强度 2 恒定电流 1 定义 大小 都不随时间变化的电流叫恒定电流 2 大小 是单位时间内通过导体横截面的电荷量 表示电流强弱程度的物理量 其中 i表示电流 q表示在时间t内通过导体横截面的 方向 电荷量 4 单位 符号a 其他单位 毫安 ma 微安 a 1a 103ma 106 a 5 方向 规定 定向移动的方向为电流方向 即电流方向与负电荷定向移动的方向相反 6 电流的测量仪器 安培 正电荷 电流表 合作探究 1 如图2 1 3所示 在nacl溶液中 正 负电荷定向移动 方向如图所示 若测得2s内分别有1 0 1018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 图2 1 3 解析 因为电流方向规定为正电荷定向移动的方向 故溶液中电流方向与na 定向移动的方向相同 即由a指向b na 和cl 都是一价离子 每个离子的电荷量为e 1 6 10 19c 负离子的运动可以等效地看作正离子沿相反方向的运动 可见 每秒钟通过m横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和 则有 答案 方向由a指向b0 16a 如图2 1 4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 每个自由电荷的电荷量为q 图2 1 4 ad导体中的自由电荷总数 n nls 总电荷量q nq nlsq 由此可见 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 2 有一横截面积为s的铜导线 流经其中的电流为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e 此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可表示为 答案 ac 电子定向移动的速率 电子热运动的速率 电流传导的速率相同吗 3 在导体中有电流通过时 下列说法正确的是 a 电子定向移动速率很小b 电子定向移动速率即是电场传导速率c 电子定向移动速率是电子热运动速率d 在金属导体中 自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动 解析 电子定向移动的速率很小 数量级为10 5m s 自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了很小的定向移动 故a d正确 电场的传导速率为光速c 3 108m s 无规则热运动速率的数量级为105m s 故b c错 答案 ad 典例精析 例1 关于电流 以下说法正确的是 a 通过截面的电荷量多少就是电流的大小b 电流的方向就是电荷定向移动的方向c 在导体中 只要自由电荷在运动 就一定会形成电流d 导体两端没有电压就不能形成电流解析 根据电流的概念 电流是单位时间通过截面的电荷量 知a项错 规定正电荷定向移动的方向为电流方向 知b项错 自由电荷持续的定向移动才会形成电流 c错 d对 答案 d 对电源 电流基本概念的理解 对电源的认识 下列说法正确的是 a 电源是为电路提供自由电荷的装置b 电源的作用是保持导体两端有持续的电势差c 电源的作用是使绝缘材料体变成导体d 电源使导体中的自由电子发生定向移动解析 答案 bd 解析 例2 如果导线中的电流为1ma 那么1s内通过导体横截面的自由电子数是多少 若 220v 60w 的白炽灯泡正常发光时的电流为273ma 则20s内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个 答案 6 25 1015个3 4 1019个 答案 6 25 1015个3 4 1019个 铜的原子量为m 密度为 每摩尔铜原子有n个自由电子 今有一根横截面为s的铜导线 当通过的电流为i时 电子定向移动的平均速率为 答案 d 例3 已知电子的电荷量为e 质量为m 氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动 则电子运动形成的等效电流大小为多少 解析 本题考查的是等效电流的问题 关键是确定在一段时间内通过某一横截面的电荷量 根据电流的定义式即可算出等效电流的大小 截取电子运动轨道的任一截面 在电子运动一周的时间