高中物理 第2章 第1节 电源和电流学案 新人教版选修31.doc

第二章 恒定电流 学案练案2.1 电源和电流 学案【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。初步体会动态平衡的思想。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。【重点难点】重点：理解电流的形成及电流的产生条件。难点：理解电源的作用，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。【课前预习】1.电源(1)概念：能把电子从正极搬运到负极的装置是_。（2）电源的作用：能够使导体中形成电场，保持导体两端维持一定的_，从而使导体中的自由电荷发生定向移动。2.恒定电场(1)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。尽管导线中的电荷在运动，但有的流走，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会随时间变化。这种由稳定分布的_所产生的稳定_称为恒定电场。(2)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_适用。3形成电流的必要条件(1)要有能自由移动的_。在导体中存在着大量的能自由移动的电荷，如金属导体中的_，电解液中的_等。(2) 导体两端有_，即能产生驱使电荷作定向移动的作用力电场力。4电流的定义：通过导体横截面的_跟所用时间的比值叫电流，表达式。电流的单位：安（a），1a1c/s，常用单位还有毫安（ma）、微安(a)，1a=103ma=106a。在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位之一。5电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。在金属导体中，电流方向与电子定向移动的方向_。但电流是标量，电流的方向表示的是电流的流向。6恒定电流：大小和方向都不随_变化的电流。7电流的微观表达式：。其中，n是导体每单位体积内的自由电荷数，q是每个自由电荷的电荷量，v是导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率，s是导体的横截面积。abcdqqq推导过程如下：如图所示，在加有电压的一段粗细均匀的导体ad上选取截面b和c，设导体的截面积为s，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个电荷的电荷量为q，电荷的定向移动速率为v，则在时间t内处于相距为vt的两截面b、c间的所有自由电荷将通过截面c。由于可得：【预习检测】1.形成持续电流的条件是( )a.只要有电压加在物体的两端b.必须保持导体两端有电压c.只在导体两端瞬时加电压d.只要有大量的自由电荷2.以下说法正确的是（ ）a.导体中的电流是正电荷的定向移动形成的b.电荷定向移动的速率等于电流的传导速率c.单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大d.导体中越粗的地方单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大3.关于电流的说法正确的是（ ）a根据i=q/t可知，i与q成正比b如果在任何相等时间内通过导体横截面积的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流c电流是一个标量，其方向是没有意义的d电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位【典题探究】【例1】一个半径为r米的细橡胶圆环，均匀地带上q库仑的负电荷，当它以角速度弧度/秒绕中心轴线顺时针匀速转动时，环中等效电流的大小为()aq b. c. d.答案c【解析】负电荷q均匀分布在橡胶环上，当环转动时，在环上任取一截面则一个周期t内穿过此截面的电荷量为q，因此应用电流的定义式i，再结合圆周运动相关的知识即可求解t，i.【变式训练】若是单位长度上带电荷量为q，环中等效电流又为多少？【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（ ）anvs t bnvt cit /e d it /se【解析】：因为i=q/t，所以q=it 自由电子数目为：n=q/e= it /e，则选项c正确。 又因为电流强度的微观表达式为i=nevs，所以自由电子数目为 n=q/e= it /e =nevst/e=nvs t 则选项a也正确。【说明】：本题主要考查电流强度的定义式和微观表达式的应用计算。求解此题的关键是对电流的本质要有深刻的认识，依据电流强度的宏观和微观表达式，灵活运用解题。 【例3】.如图所示的电解槽中，如果在4s内各有8c的正、负电荷通过面积为0.8的横截面ab，那么在图中标出正、负离子定向移动的方向；电解槽中的电流方向如何？4s内通过横截面ab的电荷量为多少？ 电解槽中的电流为多大？【解析】电源与电解槽中的两极相连后，左侧电极电势高于右侧电极，由于在电极之间建立电场，电场方向由左指向右，故正离子向右移动，负离子向左移动电解槽中的电流方向向右8c的正电荷向右通过横截面ab，而8c的负电荷向左通过该横截面，相当于又有8c正电荷向右通过横截面，故本题的答案为16c由电流强度的定义i=4a【拓展】：电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，而正电荷的定向移动形成电流与负电荷定向移动形成电流是等效的。只不过负电荷定向移动形成电流的方向与负电荷定向移动的方向相反而已。如q,q1,q2均表示电荷量的绝对值，则（1）同种电荷同向通过同一横截面时，电荷量q=q1+q2; （2）同种电荷反向通过同一横截面时，电荷量q=q1-q2；（3）异种电荷同向通过同一横截面时，电荷量q=q1-q2；（4）异种电荷反向通过同一横截面时，电荷量q=q1+q2参考答案第二章 恒定电流21电源和电流【学案答案】1.