电流课件(鲁科版选修3-1)课件

1、第第3章章 恒定电流恒定电流第第3章章 恒定电流恒定电流栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流第第1节电流节电流栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流目标导航目标导航栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流新知初探自学导引新知初探自学导引一、电流的形成一、电流的形成1形成电流的条件：形成电流的条件：回路中存在回路中存在_；导体两端有导体两端有_2导体中形成持续电流的条件是导体两端有导体中形成持续电流的条件是导体两端有_自由电荷自由电荷电压电压持续电压持续电压栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流想一想想一想1电解液和导线中的自由电荷各是什么电电解液和导线中的自由电荷各是什

2、么电荷？荷？提示：提示：电解液中的自由电荷是正、负离子电解液中的自由电荷是正、负离子;导线中的自由电荷是自由电子，正电荷不导线中的自由电荷是自由电子，正电荷不能定向移动能定向移动栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流二、电流的速度二、电流的速度1电流的速度是电流的速度是_的传播速度，它等于的传播速度，它等于光速光速3.0108 m/s.2电子热运动的平均速率：构成导体的电子电子热运动的平均速率：构成导体的电子在不停地做无规则热运动，常温下电子热运在不停地做无规则热运动，常温下电子热运动的平均速率数量级为动的平均速率数量级为_m/s.3电子定向移动速率：自由电子在电场的作电子定向移动速率：

3、自由电子在电场的作用下做整体的定向移动，其移动速度相当慢用下做整体的定向移动，其移动速度相当慢,数量级大约是数量级大约是_m/s.电场电场105105栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流想一想想一想2导体中有电流时，所有自由电荷都以同导体中有电流时，所有自由电荷都以同样的速率向同一方向定向移动，对吗？样的速率向同一方向定向移动，对吗？提示：提示：不对形成电流时，自由电荷是在无不对形成电流时，自由电荷是在无规则运动中总体上有了定向移动，即一边无规则运动中总体上有了定向移动，即一边无规则运动，同时又定向移动规则运动，同时又定向移动栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流三、电流的方向三

4、、电流的方向1电流的方向：电流的方向：_定向移动的方向定向移动的方向(1)金属内部的电流方向跟负电荷定向移动的金属内部的电流方向跟负电荷定向移动的方向方向_；(2)电源外部的电流总是从电源电源外部的电流总是从电源_极流向电源极流向电源_极极2对导体中的电流形成的认识对导体中的电流形成的认识:可以是可以是_的定向移动，也可以是的定向移动，也可以是_的定向移动，还的定向移动，还可以是可以是_沿相反方向同时移动沿相反方向同时移动正电荷正电荷相反相反正正负负正电荷正电荷负电荷负电荷正、负电荷正、负电荷栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流想一想想一想3如图所示，在盐水中加入两个电极，与如图所示，

5、在盐水中加入两个电极，与电源连接后可以形成电流请问：盐水中的电源连接后可以形成电流请问：盐水中的电流方向向哪？电流方向向哪？提示：提示：在电场力作用下，正离子向左运动，在电场力作用下，正离子向左运动，负离子向右运动，形成了向左的电流负离子向右运动，形成了向左的电流栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流四、电流的大小和单位四、电流的大小和单位1定义：电荷定向移动时，在定义：电荷定向移动时，在_内通内通过导体过导体_的电荷量称为电流的电荷量称为电流2定义式：定义式：I_.3单位：单位：_常用单位还有常用单位还有_和和_；换算关系：；换算关系：1 A_mA_A.单位时间单位时间任一横截面任一横

6、截面安培安培毫安毫安微安微安103106栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流4物理意义：表示电流物理意义：表示电流_的物理量的物理量5直流电流：直流电流：_不随时间改变的电流不随时间改变的电流恒定电流：恒定电流：_和和_都不随时间而改变都不随时间而改变的电流的电流想一想想一想4电流既有大小又有方向，它是矢量吗？电流既有大小又有方向，它是矢量吗？提示：提示：不是，电流虽然既有大小又有方向，不是，电流虽然既有大小又有方向，但电流是标量但电流是标量大小大小方向方向强弱强弱方向方向栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流要点探究讲练互动要点探究讲练互动要点一电流的形成条件及三种速率要点一电

7、流的形成条件及三种速率学案导引学案导引1只要导体两端有电压就能形成持续电流吗？只要导体两端有电压就能形成持续电流吗？2电流的速度就是电荷定向移动的速度吗？电流的速度就是电荷定向移动的速度吗？栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流1.电流的形成条件电流的形成条件(1)回路中存在自由电荷，是形成电流的条件回路中存在自由电荷，是形成电流的条件金属导体的原子核对最外层电子的束缚能力金属导体的原子核对最外层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由电子，故金属导体中存在大量的自由电荷橡胶等绝缘体内，原子核对

8、电子的束缚能力橡胶等绝缘体内，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，较强，很少有电子能够挣脱而成为自由电子，故通常情况下故通常情况下,绝缘体中有极少量的自由电荷绝缘体中有极少量的自由电荷.电解液中的正、负离子电解液中的正、负离子栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流(2)电压也是导体中形成电流的条件电压也是导体中形成电流的条件电场对电荷有力的作用，例如：有电场对电荷有力的作用，例如：有A、B两个两个导体分别带正、负电荷，导体分别带正、负电荷，AB，A、B导体导体间存在电势差间存在电势差UABAB，当，当A、B间用一间用一导线连接时，导线中的自由电子会在电场力导线连

9、接时，导线中的自由电子会在电场力的作用下运动，如图甲所示，形成电流的作用下运动，如图甲所示，形成电流栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流(3)导体两端有持续电压是导体中形成持续电导体两端有持续电压是导体中形成持续电流的条件在图甲中，流的条件在图甲中，A、B的电荷将很快中和的电荷将很快中和,电势差变为零，电场随之消失，电流也停止电势差变为零，电场随之消失，电流也停止了了(如图乙所示如图乙所示)而用电设备必须有持续电流而用电设备必须有持续电流才能正常工作，例如：手电筒的照明、电动才能正常工作，例如：手电筒的照明、电动机的转动等，都需要持续电流，为了获得持机的转动等，都需要持续电流，为了获得

10、持续电流续电流,必须想办法维持导体两端的电压，必须想办法维持导体两端的电压，栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流干电池、蓄电池、发电机等电源提供的就是干电池、蓄电池、发电机等电源提供的就是持续电压，导体两端有了持续电压，导体中持续电压，导体两端有了持续电压，导体中的自由电子就会在电场力的持续作用下形成的自由电子就会在电场力的持续作用下形成持续不断的电流持续不断的电流栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流2电路中三种速率的比较电路中三种速率的比较电子热电子热运动的运动的速率速率构成导体的电子在不停地做无规则热运动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

11、等，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故不能形成电流，常温下电子热运动的速率数量级为率数量级为105 m/s电子定电子定向移动向移动的速率的速率电子定向移动的速率很小电子定向移动的速率很小,一般为一般为105 m/s.自由电子在很大的无规则热运动的速率上自由电子在很大的无规则热运动的速率上又叠加上了一个很小的定向移动的速率又叠加上了一个很小的定向移动的速率电流传电流传导速率导速率等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速以真空中光速c建立恒定电场，电路中各处建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动而形

12、成的自由电子几乎同时开始定向移动而形成了电流了电流栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流特别提醒：特别提醒：电荷定向移动的速率很小，当电电荷定向移动的速率很小，当电路闭合后，并不是电荷瞬间从电源运动到用路闭合后，并不是电荷瞬间从电源运动到用电器，而是瞬间在系统中形成电场，使导体电器，而是瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷同时定向移动形成电流中所有自由电荷同时定向移动形成电流栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流 对于金属导体，在导体中产生恒定的对于金属导体，在导体中产生恒定的电流必须满足的条件是电流必须满足的条件是()A有可以自由移动的电荷有可以自由移动的电荷B把导体放在匀

13、强电场中把导体放在匀强电场中C让导体某一端连接电源正极即能产生电流让导体某一端连接电源正极即能产生电流D导体两端加有恒定的电压导体两端加有恒定的电压例例1栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流【审题指导审题指导】解答本题应把握以下几点：解答本题应把握以下几点：(1)电流形成的条件是导体两端有电压电流形成的条件是导体两端有电压(2)持续电流形成的条件是导体两端有持续电持续电流形成的条件是导体两端有持续电压压(3)恒定电流形成的条件是导体两端有恒定电恒定电流形成的条件是导体两端有恒定电压压栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流【精讲精析精讲精析】因为金属导体中已经存在大因为金属导体中已

14、经存在大量的自由电荷，故量的自由电荷，故A错把导体放在匀强电错把导体放在匀强电场中，导体只能产生瞬间感应电流场中，导体只能产生瞬间感应电流,故故B错错只是让导体一端连接电源正极时，导体两端只是让导体一端连接电源正极时，导体两端无电压，此时不能形成电流，故无电压，此时不能形成电流，故C错只有错只有让导体两端保持恒定的电压才能产生恒定的让导体两端保持恒定的电压才能产生恒定的电流，故电流，故D正确正确【答案答案】D栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流变式训练变式训练1以下说法正确的是以下说法正确的是()A只要有可以自由移动的电荷，就能存在持只要有可以自由移动的电荷，就能存在持续电流续电流B金

15、属导体内的持续电流是自由电子在导体金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的内的电场作用下形成的C电流的传导速率就是导体内自由电子的定电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率向移动速率栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流D在金属导体内当自由电子定向移动时，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它们的热运动就消失了解析：选解析：选B.要有持续电流必须有持续电压，要有持续电流必须有持续电压，A不对导体中形成电流其原因是在导体两不对导体中形成电流其原因是在导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，端加上电压，于是在导体内形成了电场，B正确电流的传导速率等于

16、光速，电子定向正确电流的传导速率等于光速，电子定向移动的速率很小，移动的速率很小，C不对在形成电流时电不对在形成电流时电子定向移动，并不是热运动消失了，其实电子定向移动，并不是热运动消失了，其实电子仍然做无规则的热运动，子仍然做无规则的热运动，D不对不对栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流1电流的微观解释电流的微观解释如图所示，如图所示，AD表示粗细均匀的一段导体表示粗细均匀的一段导体l，两，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为定向移动的速率为v，导体的横截面积为，导体的横截面积为S，

17、导体每单位体积内的自由电荷数为导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自，每个自栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流 横截面积为横截面积为S的导线中通有电流的导线中通有电流I.已知已知导线每单位体积中有导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由个自由电子，每个自由电子的电荷量是电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率，自由电子定向移动的速率是是v，则在时间，则在时间t内通过导线横截面的电子数内通过导线横截面的电子数是是()nSvtnvtIt/eIt/SeABC D例例2栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电

18、流恒定电流【思路点拨思路点拨】电子数等于总电荷量除以电子数等于总电荷量除以每个电子的电荷量，所以求出通过横截面每个电子的电荷量，所以求出通过横截面的电荷量，即可求出电子数而电荷量的电荷量，即可求出电子数而电荷量qIt，单位体积内的电子数已知，只要求出，单位体积内的电子数已知，只要求出t时间内有多少体积的电子通过横截面，时间内有多少体积的电子通过横截面，即可求出电子数即可求出电子数栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流【精讲精析精讲精析】(1)根据电流的定义式，可知在根据电流的定义式，可知在t内通过导线横截面的电荷量内通过导线横截面的电荷量qIt，所以在，所以在这段时间内通过的自由电子数为

19、这段时间内通过的自由电子数为Nq/eIt/e.(2)自由电子定向移动的速率是自由电子定向移动的速率是v，因此在时间，因此在时间t内，位于以横截面内，位于以横截面S为底、长为底、长lvt的这段导的这段导线内的自由电子都能通过横截面这段导线的线内的自由电子都能通过横截面这段导线的体积体积VSlSvt，所以，所以t内通过横截面内通过横截面S的自的自由电子数为由电子数为NnVnSvt，所以，所以A正确正确【答案答案】A栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流变式训练变式训练2(1)在金属导体中，若在金属导体中，若10 s内通过横截面的电内通过横截面的电荷量为荷量为10 C，则导体中的电流，则导体中

20、的电流I_ A.(2)某电解液横截面积为某电解液横截面积为0.5 m2，若，若10 s内沿相内沿相反方向通过横截面的正、负离子的电荷量均为反方向通过横截面的正、负离子的电荷量均为10 C，则电解液中的电流，则电解液中的电流I_ A.栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流答案：答案：(1)1(2)2栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流热点示例创新拓展热点示例创新拓展有效电流的计算有效电流的计算经典案例经典案例(10分分)电子的绕核运动可等效为电子的绕核运动可等效为环形电流若氢原子中的电子以速率环形电流若氢原子中的电子以速率v在半径在半径为为r的轨道上运动，用的轨道上运动，用e表示电

21、子的电荷量，则表示电子的电荷量，则其等效电流等于多少？其等效电流等于多少？栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流【思路点拨思路点拨】解答本题可由以下几点思解答本题可由以下几点思考：考：(1)与圆周运动的知识相结合与圆周运动的知识相结合(2)等效电流的计算抓住某一截面上单位时等效电流的计算抓住某一截面上单位时间内通过的电量间内通过的电量栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流【名师点评名师点评】由于没有直观经验，对于不由于没有直观经验，对于不少学生来说，采用这个思维方法是有一定难少学生来说，采用这个思维方法是有一定难度的，因此本题作为一种类型，希望学生通度的，因此本题作为一种类型，希望学生通过练习积累这种解题思路，在今后解决类似过练习积累这种解题思路，在今后解决类似问题时可以采用等效的思维方法问题时可以采用等效的思维方法栏目栏目导引导引第第3章章 恒定电流恒定电流静电场和恒定电场的区别和联系静电场和恒定电场的区别和联系静电场是静止电荷在其周围空间所激发的电静电场是静止电荷在其周围空间所激发的电场；在静电场中如果有导体存在，导体内部场；在静电场中如果有导体存在，导体内部的自由电子就会定向运动但不会持续下去，的自由电子就会定向