高中物理 第二章 恒定电流 第一节 电源和电流课件2 新人教版选修31.ppt

第二章恒定电流 第一节电源和电流 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 情景导入 电流 电荷的定向移动形成了电流 用导线连接两个分别带正负电荷的导体 导体中有没有电流 如有 能否持续 问题探究1 a得到电子 b失去电子 周围电场迅速减弱 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 导线中产生一个瞬时电流 抽水机 如图 若在水池a b之间用一个细管连起来 则水在重力的作用下从水池a到水池b做定向移动 a b之间的高度差很快消失 水管中只可能有一个瞬间的水流 怎样才能使水管中有源源不断的水流呢 措施 可将b中的水用抽水机抽到a中 保持水池a b的水面有一定的高度差 问题探究2 如果在a b之间接上一个装置p 它能把经过导线r流到a的电子取走 补充给b 使a b始终保持一定数量的正 负电荷 情况会怎样呢 能保持导体两端的电势差 电压 使电路有持续的电流 r 问题探究3 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电势差的装置 负电荷 探究总结 2 电源的作用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 电源在内部能把从正极a搬运到负极b 如左图所示 电势差 电子 2 导体两端存在电压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 3 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 探究总结 问题探究4 电流既有方向也有强弱 怎样描述电流的强弱程度 探究总结 二 电流1 大小 2 矢量性 标量 引入目的 反映电流的强弱程度 3 单位 安培 a 4 测量方法 电流表等 电流方向 正电荷定向移动的方向 导电时 是正负离子向相反方向定向移动形成电流 电量q表示通过截面的正 负离子电量绝对值之和 1 适用于任何电荷的定向移动形成的电流 5 注意 2 在电解液中 电流方向与正离子定向移动方向相同 与负离子走向移动方向相反 导电时 是正负离子向相反方向定向移动形成电流 电量q表示通过截面的正 负离子电量绝对值之和 1 在金属导体中 若10s内通过横截面的电量为10c 则导体中的电流为 a 对点训练 1 时间t是多少 通过的电量q是多少 2 某电解槽横截面积为0 5m2 若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10c 则电解液中的电流为 a 正离子电荷量是多少 负离子电荷量是多少 总电荷量是多少 2 对点训练 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 问题探究5 如何用微观方法表示电流 设想在导体中取两个横截面b和c 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 b c s v vt q q q q 3 一截面积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 02 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 可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子 对点训练 问题探究5 既然电子的定向运动速率很小 为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢 闭合开关的瞬间 电路中的各个位置迅速建立了恒定电场 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 整个电路也就几乎同时产生了电流 探究结论 三 三种速率 1 电子定向移动的速率约10 5m s 2 电子热运动的平均速率105m s 3 电场的传播速率3 108m s 解析 电流传导速率等于光速 而电子定向移动速率是在电子以较大速率无规则热运动基础上附加一个很小的速率 ac不对 b对 自由电子定向移动时仍在无规则的热运动 d不对 答案 b 对点训练 4 以下说法正确的是 a 自由电子定向移动速率就是电子热运动速率b 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c 电场的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率d 在金属导体内当自由电子定向移动时 它们的热运动就消失了 1 形成电流的条件 1 存在自由电荷 2 导体两端存在电压2 电源的作用 提供持续的电压3 恒定电流 大小方向都不随时间变化的电流 4 电流 表示电流的强弱程度的物理量 定义式i q t金属导体中电流的决定式i nqsv 要点小结 例1关于电源以下说法正确的是 a 电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极 从而保持两极之间有稳定的电势差b 电源的作用就是将其他形式的能转化为电能c 只要电路中有电源 电路中就一定有电流d 电源实质上也是一个用电器 也需要外界提供能量 典例精析 电源在搬运电荷的过程中 需要克服电场力做功 将其他形式的能转化为电能 在电源内部 将正极上的电子搬运到负极 维持电势差不变 电路是否闭合 电源是对电路提供能量的装置 例2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 典例精析 1 在金属导体中 若10s内通过横截面的电量为10c 则导体中的电流为 2 某电解槽横截面积为0 5m2 若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10c 则电解液中的电流为 1a 2a 课堂训练 3 关于电流的方向 下列叙述中正确的是 a 金属导体中电流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 课堂训练 4 某电解质溶液 如果在1s内共有5 0 1018个二价正离子和1 0 1019个一价负离子通过某横截面