2017-2018学年高中物理第二章恒定电流第1节电源和电流教学案新人教版选修3

1、第一节电源和电流另一方面，电源 944794949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949999999999999999991 .定义：电源是一种不断将电子从正极传输到负极的装置。2 .作用(1)移送电荷，在电源的正、负之间维持一定的电位差。(2)保持电路有持续的电流。注意事项有了电源，不一定能得到持续的电流，要得到持续的电流，必须使两个条件满足云同步(1)电路有电源。(2)电路必须闭合，即必须用导体连接电源。判决一判1 .电源的作用是，通过在电源内部将电子从正极不断地传输到负极，从而在两极

2、之间保持稳定的电位差()2 .只要电路有电源，电路中一定有电流()3 .电源也实质上是一个电气设备()二、恒定电流 9447949494949494949494949494949494949494949494949494949494949491 .恒定电场(1)定义：由稳定分布的电荷产生的稳定电场。(2)形成：引线内的电场由电源、引线等电路元件中积蓄的电荷共同形成。(3)特征：引线内的电场线与引线平行，电荷分布稳定，引线内的电场是沿着引线切线方向的恒定电场。(4)恒电场与静电场的关系：恒电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，因此其基本性质与静电场相同，静电场学到的电位、电位差以及

3、与电场强度的关系在恒电场中也同样适用。2 .电流(1)概念：电荷的取向移动形成电流。(2)物理意义：表示电流强弱程度的物理量。(3)符号及单位：电流用符号I表示，单位为安培，符号为a。 常用单位有毫安(mA )和微安(A )，1 A=103 mA=106 A。(4)表达式： I=q/t(q是时间t内通过导体的某个横截面的电荷量)。(5)方向：将正电荷取向移动的方向设为电流方向。3 .恒定电流(1)概念：大小、方向都不随时间变化的电流。(2)形成：恒定电场增加自由电荷率，自由电荷与导体内不能移动的粒子碰撞，减少自由电荷率，最终平均速率不变。说明理解电流概念注意的几个要点在(1)式I=中，q是通过

4、导体的横截面的电荷量，不是导体单位横截面积的电荷量。(2)在导体上正电荷、负电荷向与云同步相反的方向移动形成电流时，式中的q是通过导体横截面的正负两种电荷电荷量的绝对值之和。(3)横截面的选择是任意的，电流的大小与横截面无关。(4)电流的方向规定正电荷移动的方向，与负电荷移动的方向相反。 在电源外部的电路中，电流的方向从电源的正极流向负极，在电源的内部，电流的方向从电源的负极流向正极。 电流有大小和方向，但电流是标量而不是矢量。 因此，电流的合成不遵循平行四边形的规律。判决一判1 .通电后，外部电路中的电场成为恒定电场，通过电场力，电荷产生均匀的加速运动()从2.i=可知，在具有导体的截面中流

5、动的电荷量越大，电流越大()3 .粗细不均的通电导线，电流在任何地方都相等，越粗的位置单位体积的自由电荷数越少()1 .电源的作用(1)从电荷传输的观点来看，电源的作用是使电路中的自由电荷持续取向移动。(2)从能量转化的角度来看，电荷的输送过程是将电源内部储存的其他形式的能量转换为电能的过程。2 .形成电流的3种电荷形成电流的3种电荷是自由电子、正络离子和还原离子，其中金属导体导电时移动的电荷是自由电子，液体导电时移动的电荷是正络离子和还原离子，瓦斯气体导电时移动的电荷是自由电子、正络离子和还原离子。典型例题关于以下电源的说法正确的是()a .电源的作用是在电源内部将电子从负极输送到正极，在两

6、极之间保持电压b .电源分离正、负电荷的过程是将其他形式的能量转换为电势能量的过程c .电荷的移动形成电流d .只要电路有电源，电路就有持续的电流通过解析在电源内部，电源将电子从正极输送到负极的过程必须克服静电力进行工作。 由于其他形式的能量可以转换为电势能量，选择项a错误，选择项b正确的电荷取向移动形成电流，选择项c错误的电路形成持续电流，有电源和电路，必须关闭，两者不可缺少，因此选择答案b立即巩固1.复数回答关于电源，以下说法正确的是()a .电源是把电能转换成其他形式的能量的装置b .电源是从正极经由电源内部向负极输送电子的装置c .电源的作用是在导线上形成静电场d .电源的作用是在导线

7、的两端维持一定的电压分析：选择BD电源是将其他形式的能量转换为电能的装置，a错误电源的作用是将电子从正极输送到负极，在导体的两端维持一定的电压，b、d是正确的，c是错误的。1 .金属导体中电流的修正算法金属导体中的自由电荷只有自由电子，如果利用I=进行修正，q是某一时间内通过金属导体横截面的自由电子的电荷量。2 .电解液中电流的修正电解液中的自由电荷为正、负络离子，用I=进行订正，q应该是同一时间内正、负两种络离子通过横截面的电荷量的绝对值之和。3 .环电流的校正算法从等效的观点分析了环电流的修正算法。 所谓等效电流，是指将电子周期性地通过圆周上的各处而形成的电流视为不断地通过圆周上的各处时形

8、成的电流。对于周期性运动的电荷，总是取一个周期来校正等效电流。 用I=求等效电流。典型例题例2 .在某个电解单元中，当通过2 s内分别有1.01019个2价正络离子和2.01019个1价负络离子的横截面时，通过该横截面的电流为()a.0 b.0.8安培.1. 6安培.3. 2安培解析电荷的取向移动形成电流，但正、负电荷向云同步的反方向取向移动时，通过某个断面的电荷量应该是两者的绝对值之和。 因此，如可以从主题中看到的那样，电流由正、负络离子的取向运动形成，在2 s内，通过横截面的总电荷量为q=1.610-1921.01019 c 1.610-1912.01019 c=6.4c，由电流的定义式可

9、知： I=。答案d评价电流的大小与单位时间内通过导体横截面的电荷量相等，由正电荷的取向移动产生的电流与由负电荷的取向移动产生的电流等价，但由负电荷的取向移动产生的电流的方向与负电荷的取向移动的方向相反。立即巩固2 .硫酸铜电解池的横截面积为2 m2，如果0.04 s内通过同一横截面的铜络离子和硫酸络离子分别为5.6251018个和4.7351018个，那么，电解池中的电流方向是多少？解析：电解池中的电流是铜络离子和硫酸络离子分别向相反方向移动形成的。 因此，电流的方向与铜络离子的方向移动的方向相同。 铜络离子和硫酸络离子都是2价的络离子，各络离子的电荷量为q1=q2=21.610-19 C。我

10、是a-83 a。方向与铜络离子的取向移动方向相同。答： 83 A的方向与铜络离子的取向移动方向相同1 .推导过程如图所示，AB表示粗细均匀的一段导体，在两端施加一定的电压，设导体中的自由电荷向导体方向移动的速度为v，导体的长度为l，截面积为s，导体的每单位体积的自由电荷数为n，每自由电荷的电荷量为q导体AB中的自由电荷总数N=nLS总电荷量Q=Nq=nLSq所有这些个电荷通过横截面所需的时间t=导体AB上的电流是I=nqSv。2 .结论：电流的微观表达式为I=nqSv。3.I=nqSv和I=的区别I=nqSv是电流的决定式，即，电流的量值由n、q、s、v共同确定，其中q为单一自由电荷的电荷量。

11、 另一方面，I=电流的定义式，其中q是通过导体横截面的电荷量(不通过单位横截面积的电荷量)。4.3个速度(1)电流的传导速度等于光速，为3108 m/s。(2)电子取向移动速度，其大小与电流相关，约为10-5 m/s。(3)电子热运动速度，其大小与温度有关，约为105 m/s。注意事项电流的形成是，电子在速度大的不规则的热运动上附加速度小的定向移动，电路闭合时，瞬间在系统上形成电场，导体中的所有自由电荷通过电场力向云同步定向移动，电荷并不是瞬间从电源向电气设备移动。典型例题例3.多个选择截面积为s的导线中流过电流I。 已知每单位体积的合十礼层有n个自由电子，设各个自由电子的电荷量为e，自由电子

12、的方向移动的速度为v，则在时间t通过合十礼层截面的电子的数量为()日本航空母舰。分析电荷量q=It，每单位体积的电子数是已知的，如果求出t时间内多少体积的电子通过截面，就可以求出电子数。 由电流的定义式可知，通过t内的导线截面的电荷量q=It，通过该时间内的自由电子数是N=q/e=It/e。 由于自由电子的方向移动的速度是v，所以在时间t内以截面s为底的长度l=vt的位于该引线内的自由电子能够通过截面。 因为该引线的体积V=Sl=Svt是通过t内的截面s的自由电子数N=nV=nSvt，所以a、c是正确的。回答交流使用表达式I=nqSv进行修正时，请注意以下事项(1)每个物理量应为国际单位。(2

13、)正确理解各符号的含义，特别是n表示导体中的每单位体积的自由电荷数，v表示自由电荷取向移动速度的大小。(3)假设已知的每单位长度的自由电荷数为n，则电流的微观表现式为I=nqv。立即巩固3 .铜的相对原子质量为m，密度为，每1摩尔铜原子有n个自由电子。 现在有1根横截面积为s的铜线，通过的电流为I时，电子的取向移动的平均速率为()a .光速c B. C. D。解析：选择d假定电子的取向移动的平均速率为v，在时间t内通过导线横截面的自由电子数相当于体积vtS中的自由电子数，体积vtS的铜的质量为vtS，物质的量为，因此电荷量q=，因此电流I=成为，v=。关于多选择电流的概念，以下说明中正确的是(

14、)a .导体有电荷运动时电流就流动b .电流是矢量，其方向是正电荷的定向运动的方向c .在国际单位制中，电流是基本物理量，其单位安培是基本单位d .关于导体，其两端电位差为零，电流也为零解析：所选的CD导体中有大量的自由电子，经常进行不规则的运动，没有方向性运动，一定时间t内通过导体的断面的电荷是双向的，其数值相等，电流为零，因此a是错误的。 电流是一个标量，其运算不符合矢量算法，为了便于研究电流，人们将正电荷的取向运动方向定义为电流方向，为了区别负电荷的取向运动，b是错误的。 由于国际单位制有7个基本量，电流是其中之一，对于c正确的导体，其两端的电位差为零时，导体内没有电场，自由电子不能定向

15、运动，因此电流为零，d正确。2.多重选择关于电流的方向，以下说法正确的是()a .在被供给电源的外部电路中，电流的方向从高电位侧向低电位侧流动b .电源内部、电流的方向从高电位侧向低电位侧流动c .电子运动的等效电流方向与电子运动方向相同d .电容器充电时，从负极板流出电流，流入正极板分析：选择AD电源的外部电路中，电流从电源的正极流向负极，在电源的内部，电流从负极流向正极，由于电源的正极电位比负极电位高，所以a正确，b错误的电子带负电，电子运动的电流方向与电子运动的方向相反，c错误的电容器被充电3 .关于导线中的电场，以下说法正确的是()a .导线内的电场线可以与导线相交b .导线内的电场e是电源电场E0和在导线侧面积蓄电荷而形成的电场e重叠的结果c .由于在引线侧面堆积的电荷分布稳定，所以引线处于静电平衡状态d .导线中的电场是静电场的一种解析：由于所选择b引线内的电场与引线平行，所以a错误的引线中的电场是电源电场和在引线侧面堆积电荷而形成的电场重合的电场，因此b对导线内的电场不为零，不是静电平衡状态，导线中的电场是恒定电场，不是静电电场的一种关于电流的方向，以下说法正确的是()a .在金属导体中，电流的方向是自由电子进行方向转换的方向b .在电解液中，电流的方向是负络离子的取向移动