高中物理 第2章 第1节 电源和电流课件 新人教版选修31.ppt

第二章恒定电流 第一节电源和电流 本节课通过电源的介绍 让学生对微观粒子的运动又引起了兴趣 讲述电流时可以与水流进行类比 培养学生知识自我更新的能力 教学中搭配适当的动画演示 加强学生的感官认识 引导学生分析 学生主动思考 师生共同总结的方法 调动学生的学习积极性 活跃课堂气氛 1 明确电源在直流电路中的作用 理解导线中的恒定电场的建立 2 知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量 电流 3 从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系 重点 理解电源的形成过程及电流的产生 难点 电源作用的道理 区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念 雷鸣电闪时 强大的电流使天空发出耀眼的闪光 但它只能存在于一瞬间 而手电筒中的小灯泡却能持续发光 这是为什么 电荷的热运动 从宏观上看 不能形成电流 1 电流 电荷的定向移动形成电流 导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体 达到静电平衡 导线中会产生一个瞬时电流 导体中产生电流的条件 水流 导体两端存在电势差 水流 分析问题 问题 怎样才能形成持续的电流 能保持导体两端的电势差 电压 使电路中有持续的电流 1 定义 能把自由电子从正极搬到负极的装置 2 作用 保持导体两端的电势差 电压 使电路有持续的电流 装置p电源 一 电源 形成电流的条件 1 存在自由电荷 金属导体 自由电子电解液 正 负离子 2 导体两端存在电压 当导体两端存在电压时 导体内建立了电场 导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动 形成电流 电源的作用是保持导体两端的电压 使导体中有持续的电流 a b p 假设在电源正 负极之间连一根导线 导线内很快形成沿导线方向的电场 导体内的电场线保持和导线平行 由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场 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 尽管这些电荷也在运动 但有的流走了 另外的又来补充 所以电荷的分布是稳定的 电场的分布也稳定 恒定电场 电场强度大小不变 自由电子在各个位置的定向运动速率也不变 串一个电流表 读数不会变 恒定电流 1 定义 大小 方向都不随时间变化的电流 用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱 2 公式 4 方向 正电荷定向移动的方向 金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反 3 单位 安培a其他单位maa 三 恒定电流 1 适用于任何电荷的定向移动形成的电流 2 电流为标量 电流虽有方向但是标量 3 电解液中正 负离子定向移动方向虽然相反 但正 负离子定向移动形成的电流方向是相同的 此时q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和 液晶显示电子计算器约130 a 半导体收音机10 100ma 台灯约150ma 家用电风扇约300ma 例1 下列关于电流的说法中正确的是 a 导体中产生电流的条件是导体两端保持一定的电势差b 电流的方向就是电荷的定向运动方向c 电流的方向不变的电流叫恒定电流d 电流的方向和大小都不变的电流叫恒定电流 d 例2 某电解池 如果在1s中内共有5 0 1018个一价正离子和5 0 1018个一价负电子通过某横截面 那么通过这个横截面的电流强度是多大 答案 1 6a 一段粗细均匀的导体长为l 两端加一定的电压 自由电荷定向移动的速率为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 每个自由电荷量为q 在时间t内处于相距为vt的两截面a b间的所有自由电荷都将通过截面b 四 电流的微观表达式 总电量 电荷总数 推导 通过横截面的电荷量是 由 得 从中解出 答案 7 5 10 5m s 代入数值后得 v 7 5 10 5m s 例3 有一条横截面积s 1mm2的铜导线 通过的电流i 1a 已知铜的密度 8 9 103kg m3 铜的摩尔质量m 6 4 10 2kg mol 阿伏加德罗常数na 6 62 1023mol 1 电子的电量e 1 6 10 19c 求铜导线中自由电子定向移动的速率 v 20 电子定向移动的速率约10 5m s 电子热运动的平均速率105m s 电场的传播速率3 108m s 如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率 这和我们的生活经验是否相符 怎样解释 三种速度的区别 1 电流传导速率等于光速 电路一接通 导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流 对整体而言 2 电子定向移动速率 其大小与电流有关 一般每秒为10 2 10 3m的数量级 对每个电子而言 3 电子热运动速率 任何微观粒子都做无规则运动 其速度与温度有关 通常情况为每秒几百米 n为单位体积内自由电荷数目 s为导体横截面积 v为电荷定向移动速率 q为每个自由电荷的电量 1 关于电流的方向 下列叙述中正确的是 a 金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向b 在电解质溶液中有自由移动的正离子和负离子 电流方向不能确定c 不论何种导体 电流的方向规定为正电荷定向移动的方向d 电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同 有时与负电荷定向移动的方向相同 c 2 关于电流 下列说法中正确的是 a 通过导体截面的电量越多 电流越大b 电子运动的速率越大 电流越大c 单位时间内通过导体截面的电量越多 导体中的