高中物理 3.1 电流课件 鲁科版选修31.ppt

第3章恒定电流 第1节电流 第3章恒定电流 学习目标1 知道持续电流产生的条件 并能作出微观解释 2 了解电流速度 传导速度 自由电子热运动的平均速度和电子漂移速度 即电子定向移动速度 3 知道电流的大小 方向和单位 理解电流的定义式i q t 并能用它进行有关的计算 第3章恒定电流 一 电流的形成1 形成电流的条件 1 回路中存在 2 导体两端有 2 导体中形成持续电流的条件是导体两端有 自由电荷 电压 持续电压 二 电流的速度1 电流的速度 等于电场的传播速度 它等于 m s 2 导体中有电流时同时存在着的三种速率 3 108 光速3 108m s 数量级约为105m s 数量级约为10 5m s 三 电流的方向和大小1 电流的方向 规定为 定向移动的方向 1 金属内部的电流方向跟负电荷定向移动的方向 2 电源外部的电流总是从电源 极流向电源 极 正电荷 相反 正 负 单位时间 任一横截面 3 单位 常用单位还有 和 换算关系 1a ma a 4 物理意义 表示电流 的物理量 5 直流电流 不随时间改变的电流 恒定电流 和 都不随时间改变的电流 安培 毫安 微安 103 106 大小 方向 方向 强弱 1 电流形成的条件 1 回路中存在自由电荷 是形成电流的条件a 金属导体的原子核对电子的束缚能力较弱 电子很容易挣脱原子核的束缚而成为自由电子 故金属导体中存在大量的自由电荷 b 橡胶等绝缘体内 原子核对电子的束缚能力较强 很少有电子能够挣脱而成为自由电子 故通常情况下 绝缘体中有极少量的自由电荷 c 电解液中存在正 负离子 对电流的理解 2 电压是导体中形成电流的条件电场对电荷有力的作用 例如 有a b两个导体分别带正 负电荷 a b a b导体间存在电势差uab a b 当a b间用导线连接时 导体中自由电子会在电场力的作用下运动 形成电流 如图所示 3 导体两端有持续的电压是导体中形成持续电流的条件 2 电流是标量电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则 所以电流是标量 关于电流的概念 下列说法中正确的是 a 导体中有电荷运动就形成电流b 电流是一个矢量 其方向就是正电荷定向移动的方向c 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d 对于导体 只要其两端电势差为零 电流也必为零 cd 解析 导体中有大量的自由电子 总是在不停地做无规则的运动 没有定向运动 在一段时间内 通过导体某一截面的电荷是双向的 数值是相等的 电荷量为零 a错误 电流是一个标量 其运算不符合矢量运算法则 只是为了研究的方便 人们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 以区别于负电荷的定向移动 b错误 在国际单位制中 电流是一个基本量 c正确 对于导体 其两端电势差为零时 导体内无电场 电荷不能定向移动 故电流为零 d正确 故选cd 名师点评导体内电荷的无规则运动与电荷的定向移动不是一回事 导体两端存在电压时 导体内的电荷才会定向移动 但电荷的无规则运动是不需要条件的 电流是描述电流强弱的物理量 它有方向但是个标量 1 以下说法正确的是 a 只要有可以移动的电荷 就存在着持续电流b 只要导体两端没有电压 就不能形成电流c 只要导体中无电流 其内部自由电荷就停止运动d 金属导体内持续电流是自由电子在导体两端的持续电压下形成的 bd 解析 形成电流的条件是 导体两端有电压 形成持续电流的条件是 导体两端有持续的电压 b d正确 无论导体两端有无电压 其中的自由电荷均做永不停息的无规则热运动 当导体两端加上持续电压后 在电场力作用下 自由电荷在热运动的基础上叠加一个定向移动 从而形成持续电流 a错误 导体中无电流时 自由电荷不做定向移动 但仍做热运动 c错误 故选bd 对电流两种表达式的理解 2 电流的微观表达式i nqsv 1 建立模型如图所示 ad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 3 结论从微观上看 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 电荷的定向移动形成电流 若金属导体中自由电子定向移动的平均速率为v 金属导体的横截面积为s 自由电子的密度 单位体积内的自由电子数 为n 自由电子的电荷量为e 1 求证导体中的电流i与定向移动速率v的关系为i nesv 2 设某铜导线的n 8 5 1028 m3 横截面积为s 1 0mm2 电子的电荷量为e 1 6 10 19c 当导线中电流为i 1 0a时 试计算自由电子定向移动速度v的大小 3 常温下自由电子运动的平均速率约为105m s 试将这两个平均速率比较一下 思路探究 1 电流微观模型的建立有什么要求 2 公式i nqsv中各符号的意义是什么 答案 见解析 ac 3 计算电流大小时 要注意通过截面的电荷量的计算 q q1 q2均表示电荷量的绝对值 常见的情况有以下两种 1 同种电荷同向通过某一截面时 电荷量q q1 q2 2 异种电荷反向通过某一截面时 若q1为正电荷 q2为负电荷 电荷量q q1 q2 范例 如图所示的电解槽接入电路后 在t秒内有n1个1价正离子和n2个1价负离子通过溶液内截面s 设e