3-1-2-1電源和電流 (2)

1、“四區(qū)”導學案-我的課堂我做主，我的人生我把握導學案序號：3-1-2-1課題 電源和電流課型年級學科教師使用時間主備周輝忠參與教師李新虎 潘虹備課組長簽字周輝忠學生高二學習小組學生預習時間學生組長檢查記載學習目標1，知道電源的作用和導體中的恒定電場2，理解電流的定義，知道電流的單位、方向的規(guī)定3，了解金屬導體內(nèi)自由電子定向移動速率的推導過程。學習重點理解電源的形成過程及電流的產(chǎn)生。學習難點電源作用的道理，區(qū)分電子定向移動的速率和在導線中建立電場的速率這兩個不同的概念自主學習區(qū)（獨學、預習）疑問、點撥導語基礎(chǔ)知識1 電源 （1）.電流的形成：導體中的_在靜電力作用下發(fā)生 _移動形成電流

2、。 （2）.電源的作用：a.維持電路兩端有一定的_ b.在閉合電路中，使導線中的自由電子發(fā)生_從而形成_的電流。2恒定電場 （1）定義：由穩(wěn)定分布的_所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場 （2）形成：導線中的電場是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的，其場強沿 _的方向，雖然這些電荷在運動，但有的流走了，另外的又來補充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布不隨時間變化3 恒定電流（1） 恒定電流：大小和方向都_的電流（2） 電流a. 物理意義：表示電流的強弱的物理量b. 定義：通過導體橫截面的_和_的比值。c. 表達式：I=_d. 產(chǎn)生穩(wěn)定電流的條件：（1）導體中有自由移動的電荷。 （2）導體兩

3、端有電壓。知識鏈接1電流：電荷的形成電流，I=Q/T，適用于任何電荷的定向移動形成的電流。在電解液導電時，是正、負離子向相反方向定向移動形成電流，在用公式Iq/t計算電流強度時q為正、負電荷電量的代數(shù)和 。電流的微觀表達式：I=nqvS 電流的定義：通過導體橫截面的電量跟所用時間的比值叫電流，表達式I=q/t。電流的單位：安（A），1A1C/s，常用單位還有毫安（mA）、微安(A)，1A=103mA=106A。在國際單位制中，電流是一個基本物理量，其單位安培是基本單位之一。2、 電流的方向性：電流是標量，但有方向，規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流方向，負電荷定向運動方向與電流方向相反。 合作探究

4、區(qū)（對學、群學、展示）規(guī)律、困惑3、導線中的電場分布錯誤類型：（1）認為也是靜電平衡，內(nèi)部合場強為0；（2）認為導線內(nèi)電場僅由正、負極產(chǎn)生，與導線上堆積電荷無關(guān)。4、對恒定電場的認識：.恒定電場：導線內(nèi)的電場是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管導線中的電荷在運動，但有的流走，另外的又來補充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也不會隨時間變化。這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場稱為恒定電場。5、將導線內(nèi)自由電荷定向移動速率與電場傳播速率等同。6恒定電流：大小和方向都不隨時間變化的電流。7電流的微觀表達式：I=nqvS。其中，n是導體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是每個自由電荷的電

5、量，v是導體中的自由電荷沿導體定向移動的速率，S是導體的橫截面積。推導過程如下：如圖1211所示，在加有電壓的一段粗細均勻的導體AD上選取截面B和C，設(shè)導體的截面積為S，導體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個電荷的電量為q，電荷的定向移動速率為v，則在時間t內(nèi)處于相距為vt的兩截面B、C間的所有自由電荷將通過截面C。由于I=q/t可得：I=qnSvt/t=nqvS 教學易錯點1、導線中的電場分布錯誤類型：（1）認為也是靜電平衡，內(nèi)部合場強為0；（2）認為導線內(nèi)電場僅由正、負極產(chǎn)生，與導線上堆積電荷無關(guān)。2、對恒定電場的認識錯誤類型：（1）電場分布穩(wěn)定與勻強電場混淆；（2）恒定電場中電荷相對位置

6、不變，不能很好理解動態(tài)平衡；3、將導線內(nèi)自由電荷定向移動速率與電場傳播速率等同。 典例精析例1 某電解池中，若在2 s內(nèi)各有1.0×1019個二價正離子和2.0×1019個一價負離子通過某截面，那么通過這個截面的電流是( ) AO B0.8 A C1.6 A D3.2 A 解析：電荷的定向移動形成電流，但“+”“一”電荷同時向相反方向定向移動時，通過某截面的電量應(yīng)是兩者絕對值的和。故由題意可知，電流由正、負離子定向運動形成，則在2 s內(nèi)通過截面的總電量應(yīng)為：q=1.6×10-19×2×1.0×1019C+1.6×10-19&

7、#215;1×2.0×1019C=6.4C。根據(jù)電流的定義式得：I=q/t=6.4/2=3.2A拓展：電流的大小等于單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電量，而正電荷的定向移動形成電流與負電荷定向移動形成電流是等效的。只不過負電荷定向移動形成電流的方向與負電荷定向移動的方向相反而已。 例2 電子的繞核運動可等效為環(huán)形電流。若氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運動，用e 表示電子的電荷量，則其等效電流等于多少？ 解析：假想電子繞核運動的軌跡就是一個環(huán)形導體，在運動的軌跡上任取一截面，則在一個周期內(nèi)只有一個電子通過這個截面，由于電子電荷量題目已經(jīng)給出，只要求出電子運動的周期，就可以

8、根據(jù)電流的定義求解。根據(jù)圓周運動的知識可知，電子運動的周期為T=2r/v,因此所求電流為 I=e/T=ev/2r.拓展：本題用到前面所學有關(guān)圓周運動的基本知識，還用到一種等效的思維方法。由于沒有直觀經(jīng)驗，對于不少學生來說，采用這個思維方法是有一定難度的，因此本題作為一種類型，希望學生通過練習積累這種解題思路，在今后解決類似問題時可以采用相近的思維方法。例如：一電子沿一圓周順時針方向高速運動，周期為1010s，則等效電流大小為A,電流方向是（填“順時針”或“逆時針” ）。答案：1.6×10- 9，逆時針例3 有一橫截面積為s的銅導線，流經(jīng)其中的電流強度為I；設(shè)每單位體積的導線中有n個自

9、由電子，電子的電量為e，此電子的定向移動速率為v，在t時間內(nèi)，通過導線橫截面的自由電子數(shù)可表示為（ ）Anvs t Bnv·t CIt /e D It /se 解析：因為I=q/t，所以q=I·t 自由電子數(shù)目為：N=q/e= It /e，則選項C正確。 又因為電流強度的微觀表達式為I=nev·s，所以自由電子數(shù)目為 N=q/e= It /e =nevst/e=nvs t 則選項A正確。拓展：本題主要考查電流強度的定義式和微觀表達式的應(yīng)用計算。求解此題的關(guān)鍵是對電流的本質(zhì)要有深刻的認識，依據(jù)電流強度的宏觀和微觀表達式，靈活運用解題。當堂檢測區(qū)(評學、人人過關(guān)）自評

10、、組評1（單選）關(guān)于導線中的電場，下列說法中正確的是（ ） A導線中的電場可以與導線相交 B導線內(nèi)的電場E是由電源電場和導線側(cè)面堆積電荷形成的電場疊加的結(jié)果 C導線側(cè)面堆積電荷分布是穩(wěn)定的，故導線處于靜電平衡狀態(tài)D導線中的電場是靜電場的一種2（單選）對于金屬導體，還必須滿足下列哪一個條件，才能在導體中產(chǎn)生恒定的電流（    ）A有可以自由移動的電荷；        B導體兩端有電壓；C導體兩端有方向不變的電壓；   D導體兩端有方向不變，且大小恒定的電壓。3.在某次

11、閃電中，持續(xù)時間為0.05s，所形成的平均電流為6×104A,若閃電過程中流過某橫截面的電荷以0.5A的電流通過電燈，可供電燈照明的時間為多少？能力挑戰(zhàn)區(qū)（更上一層樓）收獲4一根長為L=2m，橫截面積S=1×10-3m2的銅棒兩端電勢差為U=5.44×10-2V，銅棒中的電流I=2.72×103A,銅內(nèi)自由電子的密度為n=8.5×1029m-3,求：（1）銅棒內(nèi)的電場強度；（2）自由電子定向移動的速率。5關(guān)于電流的方向，下列說法正確的是（ C ）A在金屬導體中，電流的方向是自由電子定向移動的方向B在電解液中，電流的方向為負離子定向移動的方向C無

12、論在何種導體中，電流的方向都與負電荷定向移動的方向相反D在電解液中，由于是正負電荷定向移動形成的電流，所以電流有兩個方向6關(guān)于電流的說法正確的是（BD）A根據(jù)I=q/t可知，I與q成正比B如果在任何相等時間內(nèi)通過導體橫截面積的電量相等，則導體中的電流是恒定電流C電流強度是一個標量，其方向是沒有意義的D電流強度的單位“安培”是國際單位制中的基本單位7以下對導體中的電場理解正確的是（ABD）A導體內(nèi)的電場在穩(wěn)定時是和導線平行的B導體內(nèi)的電場由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成C導線中電場始終隨時間而變化D導體內(nèi)的電場是一種動態(tài)的穩(wěn)定8通過一根金屬導線的電流為16mA則10s內(nèi)通過這根導線橫截面的自由電子數(shù)為（ B ） A1.0×1017 B1.0×1018 C1.0×1019 D1.0×1020 9在某次閃電中，持續(xù)時間為0.005 s所形成的平均電流為6.0×104A，若閃電過程中產(chǎn)生的電荷以0.5A的電流通過電燈，試求可供電燈照明的時間。