高二物理教案 電源和電流教案

1、高二物理教案 電源和電流教案要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)1.能把電子從正級(jí)搬運(yùn)到負(fù)級(jí)的裝置是_。2.恒定電場(chǎng):導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管導(dǎo)線中的電荷在運(yùn)動(dòng),但有的流走,另外的又來補(bǔ)充,所以電荷的分布是穩(wěn)定的,電場(chǎng)的分布也不會(huì)隨時(shí)間變化。這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng)。3.形成電流的必要條件:1要有能自由挪動(dòng)的_。在導(dǎo)體中存在著大量的能自由挪動(dòng)的電荷,如金屬導(dǎo)體中的_,電解液中的_等。2導(dǎo)體兩端有_,即能產(chǎn)生驅(qū)使電荷作定向挪動(dòng)的作用力-電場(chǎng)力。電源的作用就是保持導(dǎo)體兩端的電壓,從而使電路中有持續(xù)的電流。4.電流的定義:通過導(dǎo)體橫截面的電量跟所用時(shí)間的比值叫電流

2、,表達(dá)式I=q/t。電流的單位:安A,1A=1C/s,常用單位還有毫安mA、微安A,1A=103mA=106A。在國(guó)際單位制中,電流是一個(gè)根本物理量,其單位安培是根本單位之一。5.電流的方向:規(guī)定正電荷定向挪動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?。在金屬?dǎo)體中,電流方向與電子定向挪動(dòng)的方向_。但電流是標(biāo)量,電流的方向表示的是電流的流向,電流的疊加是求代數(shù)和,而不是矢量和。6.恒定電流:大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流。7.電流的微觀表達(dá)式:I=nqvS。其中,n是導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù),q是每個(gè)自由電荷的電量,v是導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向挪動(dòng)的速率,S是導(dǎo)體的橫截面積。推導(dǎo)過程如下:如圖12-1-1所示,在

3、加有電壓的一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體AD上選取截面B和C,設(shè)導(dǎo)體的截面積為S,導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個(gè)電荷的電量為q,電荷的定向挪動(dòng)速率為v,那么在時(shí)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范例精析例1 某電解池中,假設(shè)在2 s內(nèi)各有1.01019個(gè)二價(jià)正離子和2.01019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過某截面,那么通過這個(gè)截面的電流是 .A.O B.0.8 A C.1.6 A D.3.2 A解析:電荷的定向挪動(dòng)形成電流,但+一電荷同時(shí)向相反方向定向挪動(dòng)時(shí),通過某截面的電量應(yīng)是兩者絕對(duì)值的和。故由題意可知,電流由正、負(fù)離子定向運(yùn)動(dòng)

4、形成,那么在2 s內(nèi)通過截面的總電量應(yīng)為:q=1.610-1921.01019C+1.610-1912.01019C=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(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量,而正電荷的定向挪動(dòng)形成電流與負(fù)電荷定向挪動(dòng)形成電流是等效的。只不過負(fù)電荷定向挪動(dòng)形成電流的方向與負(fù)電荷定向挪動(dòng)的方向相反而已。例2 電子的繞核運(yùn)動(dòng)可等效為環(huán)形電流。假設(shè)氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運(yùn)動(dòng),用e 表示電子的電荷量,那么其等效電流等于多少?解析:假想電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌跡就是一個(gè)環(huán)形導(dǎo)體,在運(yùn)動(dòng)的軌跡上任取一截面,那么在一個(gè)周期內(nèi)只有一個(gè)電子通過這

5、個(gè)截面,由于電子電荷量題目已經(jīng)給出,只要求出電子運(yùn)動(dòng)的周期,就可以根據(jù)電流的定義求解。根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可知,電子運(yùn)動(dòng)的周期為T=2r/v,因此所求電流為 I=e/T=ev/2r.拓展:此題用到前面所學(xué)有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的根本知識(shí),還用到一種等效的思維方法。由于沒有直觀經(jīng)歷,對(duì)于不少學(xué)生來說,采用這個(gè)思維方法是有一定難度的,因此此題作為一種類型,希望學(xué)生通過練習(xí)積累這種解題思路,在今后解決類似問題時(shí)可以采用相近的思維方法。例如:一電子沿一圓周順時(shí)針方向高速運(yùn)動(dòng),周期為10-10s,那么等效電流大小為-A,電流方向是-填順時(shí)針或逆時(shí)針 。答案:1.610- 9,逆時(shí)針例3 有一橫截面積為s的銅導(dǎo)線,流

6、經(jīng)其中的電流強(qiáng)度為I;設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子,電子的電量為e,此電子的定向挪動(dòng)速率為v,在t時(shí)間內(nèi),通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)可表示為 A.nvs t B.nvt C.It /e D. It /se解析:因?yàn)镮=q/t,所以q=It自由電子數(shù)目為:N=q/e= It /e,那么選項(xiàng)C正確。又因?yàn)殡娏鲝?qiáng)度的微觀表達(dá)式為I=nevs,所以自由電子數(shù)目為N=q/e= It /e =nevst/e=nvs t那么選項(xiàng)A正確。拓展:此題主要考察電流強(qiáng)度的定義式和微觀表達(dá)式的應(yīng)用計(jì)算。求解此題的關(guān)鍵是對(duì)電流的本質(zhì)要有深化的認(rèn)識(shí),根據(jù)電流強(qiáng)度的宏觀和微觀表達(dá)式,靈敏運(yùn)用解題。才能訓(xùn)練1.1毫安=

7、_安,1微安=_安。110-3 110-62.把 規(guī)定為電流的方向,在金屬導(dǎo)體中,電流方向與自由電子定向挪動(dòng)的方向 。在電解質(zhì)溶液中,電流的方向與正離子定向挪動(dòng)的方向,與負(fù)離子定向挪動(dòng)的方向 。正電荷定向挪動(dòng)的方向;相反;一樣;相反3.關(guān)于電源的作用,以下說法正確的選項(xiàng)是 BCDA.電源的作用是能為電流提供自由電子B.電源的作用是使導(dǎo)體中形成電場(chǎng)C.電源的作用是可以保持導(dǎo)體兩端的電壓D.電源的作用是使自由電荷定向挪動(dòng)起來4.以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是BDA.導(dǎo)體中電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流B.電流的國(guó)際單位是安培C.因?yàn)殡娏鲝?qiáng)度有方向,所以電流強(qiáng)度是矢量D.導(dǎo)體中有電流通過時(shí),導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)不為零5.關(guān)于電流

8、的方向,以下說法正確的選項(xiàng)是 C A.在金屬導(dǎo)體中,電流的方向是自由電子定向挪動(dòng)的方向B.在電解液中,電流的方向?yàn)樨?fù)離子定向挪動(dòng)的方向C.無論在何種導(dǎo)體中,電流的方向都與負(fù)電荷定向挪動(dòng)的方向相反D.在電解液中,由于是正負(fù)電荷定向挪動(dòng)形成的電流,所以電流有兩個(gè)方向6.關(guān)于電流的說法正確的選項(xiàng)是BDA.根據(jù)I=q/t可知,I與q成正比B.假如在任何相等時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電量相等,那么導(dǎo)體中的電流是恒定電流C.電流強(qiáng)度是一個(gè)標(biāo)量,其方向是沒有意義的D.電流強(qiáng)度的單位安培是國(guó)際單位制中的根本單位7.以下對(duì)導(dǎo)體中的電場(chǎng)理解正確的選項(xiàng)是ABDA.導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)在穩(wěn)定時(shí)是和導(dǎo)線平行的B.導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成C.導(dǎo)線中電場(chǎng)始終隨時(shí)間而變化D.導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)是一種動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定8.通過一根金屬導(dǎo)線的電流為16mA.那么10s內(nèi)通過這根導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)為 B A.1.01017 B.1.01018 C.1.01019 D.1.010209.在某次閃電中,持續(xù)時(shí)間為0.005 s所形成的平均電流為6.0104A,假設(shè)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(shí)間。610310.銀導(dǎo)線的橫