第一节电源和电流.doc

第二章 恒定电流18世纪末，意大利著名医生伽伐尼受偶然发现的启迪，经进一步研究后，已能利用两种不同的金属与青蛙腿相接触而引起肌肉痉挛，于是伽伐尼电池诞生了。但他对此并不理解，认为这是青蛙体内产生了“动物电”。伽伐尼的发现引起了意大利著名物理学家伏打的极大兴趣。经过一番研究，伏打于1792年将不同的金属板浸入一种电解液中，组成了第一个直流电源伏打电池。后来，他利用几个容器盛了盐水，把插在盐水里的铜板、锌板连接起来，电流就产生了。 第一节 电源和电流我将要学什么 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、方向的规定；理解恒定电流。 3、经历金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程，从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。重点：电流的概念难点：从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。 我的预习成果 1.电源观察教材P41的图2.1-1，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自由电子会在静电力的作用下定向移动(电流)，电子移动方向为 （填AB或BA），若要保持持续的定向移动(电流)，A、B需有一个装置，使A、B周围的空间始终存在一定的电场，能使A、B间维持一定的电势差的装置称为 。 2.恒定电场导线内的电场是由 、 等电路元件所积累的电荷共同形成的，电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会 。由 的电荷所产生的 的电场，称为恒定电场，3.恒定电流由于 的作用，导体中自由电荷定向运动的速率 ，而运动过程中会与导体内不动的粒子 从而减速，总体来说自由电荷定向运动的 不随时间变化。把 、 都不随时间 的电流称为恒定电流。I表示电流，q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量，它们间的关系式为:_。电流的单位为 ，简称 ，符号是 ，常用的电流单位还有 和 。 我要解决的问题J老师提的问题：1.由I能否说电流与电荷量成正比，与时间成反比？如何由I推导电流的微观表达式InqSv？两个公式有何关系？2实际生活中开关闭合瞬间点灯就能点亮，而经过课本例题1计算出的铜导线中的自由电子移动速度缺非常慢，这是为什么？ L我困惑的问题 典例剖析一、电流的定义【例1】 已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的核外电子在原子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？二、电流的微观表达式【例2】 有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I，设每单位体积导线有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子定向移动的速度为v，在t时间里，通过导线横截面的自由电子数目可表示为()AnvStBnvtCIt/q DIt/Sq 我先试一试西城练习册P38 页13题 我掌握了么西城练习册P38 页46题 我的错题与总结 1.由I能否说电流与电荷量成正比，与时间成反比？如何由I推导电流的微观表达式InqSv？两个公式有何关系？ (1)I的理解此式为电流的定义式，不能说电流与电荷量成正比，与时间成反比(2)InqSv的推导如图212所示，图212AD表示粗细均匀的一段导体，长为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.AD导体中的自由电荷总数：NnlS.总电荷量QNqnlSq.所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间：t.根据公式qIt可得：导体AD中的电流：InqSv.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、定向移动速度的大小，还与导体的横截面积有关(3)两个公式的关系：InqSv是由I推导而来的，从微观角度阐述了决定电流强弱的因素，能够说明为什么不能说电流正比于电荷量，反比于时间的原因(4)应用I计算时应注意以下两点：导体若为金属，则q为自由电子带电荷量的绝对值导体若为电解液，则q应为正负离子带电荷量的绝对值之和2电子定向移动速率、电子热运动的速率、电流传导的速率是否为一回事？电子定向移动速率电流就是由电荷的定向移动形成，电流IneSv，其中v就是电子定向移动的速率，一般为105 m/s的数量级电子热运动的速率构成导体的电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动的速率数量级为105 m/s电流传导速率等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流答案解析：例1答案解析所谓等效电流，就是把电子绕核运动单位时间内的电荷量通过圆周上各处看成是持续运动时所形成的电流，根据电流强度的定义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T内，通过这个截面的电荷量qe.则有：I再由库仑力提供向心力，有：kmr得T 解得I例2答案AC解析此题考查对电流强度公式Iq/t的理解及电流强度的微观表达式InqvS的理解在t时间内，以速度v移动的电子在铜导线中经过的长度为vt，由于铜导线的横截面积为S，则在t时间内，电子经过的导线体积为vtS.又由于单位体积的导线有n个自