人教版高中物理必修第三册第十一章电路及其应用11-1电流和电源课件

第十一章电路及其应用学习目标1

电源和电流知识点一电源答案:导线中的自由电子和导体B上的电子流向导体A.1.如图所示,A、B两个导体分别带正、负电荷.如果在它们之间连接一条导线H,回答下列问题.(1)用导线连接后,电荷怎样移动?(2)用导线连接后会有电流,为什么电流只是短暂的?答案:因为电荷的定向移动,B失去电子,A得到电子,A、B之间的电势差很快消失,两导体成为一个等势体,达到静电平衡,所以导线中的电流只是短暂的.2.若在A、B之间加一个装置P,如图所示,该装置能在B失去电子的过程中,不断地从A取走电子补充给B,使A、B始终带一定数量的正、负电荷.(1)导线H上的电流如何?答案:由于A、B之间始终存在电势差,导线H内存在持续的电流.(2)图中装置P是什么?它有什么作用?答案:装置P称为电源,A为电源的正极,B为电源的负极.电源的作用就是把负电荷在电源内部由负极搬运到正极,维持电源正极和负极之间的电势差,从而使电路中有持续电流.3.电源.(1)概念:能把电子从

搬运到

的装置.(2)作用:维持电路有一定的

,使电路中存在

.正极电势差持续的电流负极知识点二恒定电流1.恒定电场.(1)定义:由

的电荷所产生的稳定的电场,叫作恒定电场.(2)特点:任何位置的电荷分布和电场强度都不会随

变化,基本性质与

相同.(3)适用规律:在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场.稳定分布时间静电场2.如图所示,导体中的自由电荷能够定向移动形成电流,其定向移动的原因是什么?为什么其平均速率不会发生变化?答案:自由电荷在恒定电场的作用下做定向运动,但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞,碰撞的结果是大量自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化.

方向强弱程度电荷量时间安培安毫安微安103106正电荷小试身手判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打“√”,错误的打“×”).1.必须有电源,自由电荷才能在电路中移动.(

)2.导体内没有电流,就说明导体内部的电荷没有运动.(

)3.恒定电场形成后电路中的电荷不再发生移动.(

)4.电荷移动的方向就是电流的方向.(

)5.因为电流既有大小又有方向,所以电流是矢量.(

)6.单位时间内通过导体横截面的电荷量越大,电流就越大.(

)×××××√探究一电流的理解和计算问题情境如图所示,在装有导电液体的细管中,正、负两种电荷向相反的方向运动,在时间t内通过细管某截面的正电荷的电荷量为q1,通过此截面的负电荷的电荷量绝对值为q2.1.如何确定导电液体中电流的方向?答案:物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.负电荷定向移动的方向与电流的方向相反.由图可知,正电荷定向移动所形成的电流方向向右,负电荷定向移动所形成的电流方向也向右,故导电液体中电流方向为由左向右.2.怎样计算导电液体中电流的大小?

3.归纳总结形成持续电流的条件.答案:导体内有自由移动的电荷;导体两端有稳定的电势差.4.如图所示,某手机电池上的文字标明该电池容量为1600mA·h.请分析:电池的容量指的是什么?为什么用手机播放视频后,手机可以使用的时间比待机时间短?给锂电池充电时,带正电的锂离子向哪个方向移动?静电力做正功还是做负功?能量如何转化?答案:电池的容量指电池放电过程中能输出的总电荷量,即q=It=1.6×3600C=5760C.电池容量一定,手机待机时的放电电流小于使用手机播放视频时的放电电流,所以用手机播放视频后,手机可以使用的时间比待机时间短.充电时,带正电的锂离子从正极向负极运动,静电做正功,电能转化为化学能.过程建构1.电源的作用.移送电荷,维持电源正、负极之间的稳定的电势差,使电路中有持续电流,将其他形式的能转化为电能.2.电流的理解.(1)形成持续电流的条件:导体内有自由移动的电荷;导体两端有稳定的电势差.(2)电流虽然有方向,但电流的运算不遵循矢量运算法则,遵循代数运算法则,所以电流是标量.【典例1】如图所示,电解池内的电解液中有一价正离子和一价负离子,t时间内通过溶液内面积为S的截面的正离子数是n1,负离子数是n2,元电荷为e,下列说法正确的是(

)

答案:D

答案:5×1011探究二电流的微观表达式问题情境如图所示,AD表示粗细均匀的一段长为l的导体,导体两端加一定的电压,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.答案:导体AD中的自由电荷总数N=nlS.总电荷量Q=Nq=nlSq.1.导体AD中有多少个自由电荷?总电荷量是多少?2.这些电荷全部通过横截面D所需的时间是多少?

3.导体AD中的电流是多大?

4.若把“单位体积内的自由电荷数为n”改为“单位长度内的自由电荷数为n”,其他条件不变,试推导导体AD中的电流表达式.

过程建构1.对电流微观表达式I=nqSv的理解.I=nqSv是电流的决定式,从微观上看,电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量q、电荷定向移动的速率v和导体的横截面积S.2.导体内三种速率的比较.比较项电子定向移动的速率电子热运动的速率电流传导的速率物理意义电流就是由电荷的定向移动形成的,电流I=nqSv,其中v就是自由电荷定向移动的速率导体中的电子在不停地做无规则运动,电子向各个方向运动的机会相等,电子的热运动不能形成电流等于光速,闭合开关的瞬间,电路中各个位置以光速建立电场,电路中各处的自由电子几乎同时开始做定向移动,整个电路也就几乎同时形成了电流大小约10-4m/s约105m/s3×108m/s【典例3】下图为一根粗细均匀的橡胶棒,其横截面积为S.由于与毛皮发生摩擦,橡胶棒表面均匀带负电荷,若已知该橡胶棒单位长度上的电荷量为q,则当该棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,形成的等效电流为(

)

答案:A【典例4】导线中的电流是10-8A,导线的横截面积为1mm2.(1)在1s内,有多少个电子通过导线的横截面?已知元电荷e=1.6×10-19C.(2)设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子,则自由电子定向移动的平均速率是多大?

答案:(1)6.25×1010

(2)7.4×10-13m/s使用公式I=nqSv时应注意的几点(1)各个物理量都要用国际单位.(2)正确理解各符号的意义,n表示导体单位体积内的自由电荷数,v表示自由电荷定向移动的速率.(3)若已知单位长度的导体中的自由电荷数为n,则电流的微观表达式为I=nqv.课堂评价答案:B1.下列关于电源的说法正确的是 (

)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,从而保持两极之间稳定的电势差B.电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极,从而保持两极之间稳定的电势差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答案:A2.下图是某电动汽车铭牌的部分信息,以下说法正确的是()A.该电池的容量为60A·hB.该电池以6A的电流放电,可以工作12hC.该电池以6A的电流放电,可以工作60hD.该电池充完电可贮存的电荷量为60C3.有研究发现,某神经细胞传递信号时,离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流,若将该细胞膜视为1×10-8F的电容器,在2ms内细胞膜两侧的电势差从-70mV变为30mV,则该过程中跨膜电流的平均值为(

)A.1.5×10-7