電源和電流新課

1、第二章恒定電流1 雷鳴電閃時,強大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光,但它只能存在于一瞬間,而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光,這是為什么?2問題1：產(chǎn)生電流的條件是什么？-BA-A+_B_（1）存在自由電荷金屬導(dǎo)體自由電子電 解 液正、負離子（2）導(dǎo)體兩端存在電壓當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電壓時，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場，導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體，達到靜電平衡，導(dǎo)線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流。A、B之間有電勢差A(yù)、B電勢差為零3問題2：導(dǎo)體中產(chǎn)生持續(xù)電流的條件是什么？AB連通器水勢A水勢B抽水機水流-P-+A+_B_-1. 能把電子從A搬運到B的裝置。

2、2.作用:保持導(dǎo)體兩端的電勢差(電壓)，使電路有持續(xù)的電流。這個裝置就是電源。A、B就是電源的兩個極。正極負極電源相當(dāng)于抽水機4問題5：當(dāng)導(dǎo)體兩端的電勢差恒定時，為什么導(dǎo)體中產(chǎn)生的電場是恒定的？此時導(dǎo)體中的電流為什么也是恒定的？盡管這些電荷也在運動，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，電場的分布也穩(wěn)定。由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場稱為恒定電場。由于恒定電場的作用,導(dǎo)體中自由電荷定向運動的速率增加;而在運動過程中會與導(dǎo)體內(nèi)不動的粒子碰撞從而減速,因此自由電荷頻繁地交替進行加速和減速，自由電荷定向運動的平均速率不隨時間變化。如果我們在這個電路中串聯(lián)一個電流表,電流表的讀數(shù)保持恒

3、定.大小方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流。5恒定電場電場強度不變自由電荷頻繁交替進行加速和減速，平均速率不變串一個電流表,讀數(shù)不會變恒定電流 由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場稱為恒定電場. 問題6：怎樣理解恒定電場和恒定電流？6問題7：電流這個物理現(xiàn)象既有方向也有強弱。怎樣描述電流的強弱程度？怎樣學(xué)好電流這個物理量。2、度量方式：4、矢量標(biāo)量：標(biāo)量3、決定因素：1、引入目的：反映了電流的強弱程度。國際單位：安培（A）5、單位換算：6、測量方法：電流表等。？電流（物理現(xiàn)象）方向:正電荷定向移動的方向。在金屬導(dǎo)體中，電流方向與自由電荷（電子）的定向移動方向相反；在電解液中，電流方向與正離子定向移

4、動方向相同，與負離子走向移動方向相反。導(dǎo)電時，是正負離子向相反方向定向移動形成電流，電量q表示通過截面的正、負離子電量絕對值之和。7 一段粗細均勻的導(dǎo)體長為l,兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷量為q。問題8：探究電流的微觀表達式？ 設(shè)想在導(dǎo)體中取兩個橫截面B和C，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CBCSvvtqqqq 導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個自由電荷的電量、導(dǎo)體的橫截面積和自由電荷定向運動速率四個量成正比。8問題9：知識應(yīng)用舉例例題:有一條橫截面積S=

5、1mm2的銅導(dǎo)線,通過的電流I=1A,已知銅的密度=8.9103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量M=6.410-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.021023mol-1,電子的電量e=-1.610-19C,求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率.可認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子。Svt9問題10：既然電子的定向運動速率很小，為什么閉合開關(guān)時電路中的電燈立刻就亮了呢？ 閉合開關(guān)的瞬間，電路中的各個位置迅速建立了恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向移動，整個電路也就幾乎同時產(chǎn)生了電流。 電路接通時電燈中的電流并不是電源中的自由電子流了過來產(chǎn)生，而是燈絲內(nèi)部的自由電

6、子的定向移動產(chǎn)生的。電子定向移動的速率約10-5m/s，電子熱運動的平均速率105m/s電場的傳播速率3108m/s.10電流產(chǎn)生條件電源恒定電流（1）存在自由電荷（2）導(dǎo)體兩端存在電壓。產(chǎn)生持續(xù)電流提供持續(xù)電流壓（1）通過非靜電力把電子從正極搬運到負極；（2）把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。產(chǎn)生恒定電場導(dǎo)體內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平行產(chǎn)生一、電流（物理現(xiàn)象）問題11：總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容。1、方向：規(guī)定正電荷定向運動的方向為電流方向2、大?。河秒娏鲝姸菼（簡稱電流）來描述。自由電荷頻繁交替進行加速和減速，平均速率不變11問題11：總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容。二、電流2、度量方式：4、矢量標(biāo)量：標(biāo)量3、決定因素：

7、1、引入目的：反映了電流的強弱程度。國際單位：安培（A）5、單位換算：6、測量方法：電流表等。（1）宏觀：只適用純電阻電路（不包含電源）（2）微觀：BCSvvt流體的柱形模型怎樣學(xué)好電流這個物理量？12A組能力訓(xùn)練題11 1mA=_A， 1A=_A。110-3110-613A組能力訓(xùn)練題22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移動的方向 。在電解質(zhì)溶液中，電流的方向與正離子定向移動的方向 ，與負離子定向移動的方向 。相反正電荷定向移動的方向相反相同在電解液中，電流方向與正離子定向移動方向相同，與負離子走向移動方向相反。導(dǎo)電時，是正負離子向相反方向定向移動形成電流，電量q表

8、示通過截面的正、負離子電量絕對值之和。14A組能力訓(xùn)練題44關(guān)于電源的作用,下列說法正確的是 ( )A.電源的作用是能為電路提供自由電子B.電源的作用是使導(dǎo)體中形成電場C.電源的作用是能夠保持導(dǎo)體兩端的電壓D.電源的作用是使自由電荷定向移動起來BCD15A組能力訓(xùn)練題5（刪去）5下列敘述正確的是 （ ）A導(dǎo)體中電荷運動就形成電流B電流的國際單位是安培C因為電流強度有方向,所以電流強度是矢量D導(dǎo)體中有電流通過時,導(dǎo)體內(nèi)部場強不為零BD16A組能力訓(xùn)練題66關(guān)于電流的方向,下列說法正確的是 （ ）A在金屬導(dǎo)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無論

9、在何種導(dǎo)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C17A組能力訓(xùn)練題77關(guān)于電流的說法正確的是 （ ）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(dǎo)體橫截面積的電量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流C電流強度的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向D電流強度的單位“安培”是國際單位制中的基本單位BDm、kg、s、A、mol、T、cd18A組能力訓(xùn)練題88以下對導(dǎo)體中的電場理解正確的是（ ）A導(dǎo)體內(nèi)的電場在穩(wěn)定時是和導(dǎo)線平行的B導(dǎo)體內(nèi)的電場由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成C導(dǎo)線中電場始終隨時間而變化D導(dǎo)體內(nèi)的電場

10、是一種動態(tài)的穩(wěn)定ABD19A組能力訓(xùn)練題99通過一根金屬導(dǎo)線的電流為16mA則10s內(nèi)通過這根導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)為（ ）A1.01017 B1.01018 C1.01019 D1.01020解：n=It/e=1610-310/1.610-19=1.01018B20A組能力訓(xùn)練題1010在一次閃電中，持續(xù)時間為0.005 s所形成的平均電流為6.0104A，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。解：Q=I1t1=I2t2 ，t2= I1t1/I2=600s21B組能力訓(xùn)練題11有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流強度為I；設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個自由電

11、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(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)可表示為 （ ）AnvS t Bnvt CIt /e D It /eSACN=q/e= It /e，又因為電流強度的微觀表達式為I=nevS，N=q/e= It /e =nevSt/e=nvSt則選項A正確。解：因為I=q/t，所以q=It則選項C正確。所以自由電子數(shù)目為自由電子數(shù)目為：22B組能力訓(xùn)練題22金屬導(dǎo)體的密度是，橫截面積是S，原子量是M，每摩爾這種金屬可提供N個自由電子，當(dāng)該導(dǎo)體中的電流為 I 時，導(dǎo)體中自由電子的定向移動的速率是 。答：23B組能力訓(xùn)練題33. 若氫原子的核外電子繞核作半徑為r

12、的勻速圓周運動，則其角速度=_；電子繞核的運動可等效為環(huán)形電流，則電子運動的等效電流I=_。（已知電子的質(zhì)量為m，電量為e，靜電力恒量用k表示）電子繞核運動的向心力等于庫侖力 因此所求電流為 （2003年上海卷12）解：24B組能力訓(xùn)練題44在彩色電視機的顯像管中，從電子槍射出的電子（初速度大小不計，e=1.610-19C）在20kV的高壓下被加速，并且形成1mA的平均電流。電子束的強弱受圖像信號控制，并按一定的規(guī)律在熒光屏上掃描，形成電視畫面。電視機以每秒25張畫面的速率進行掃描，由于圖面更換迅速和視覺暫留，使我們看到了連續(xù)活動的圖像，問：電子轟擊熒光屏?xí)r的動能為多大？平均每幅畫面約有多少個

13、電子打在屏上? 25解：由動能定理 Q=It=ne 26B組能力訓(xùn)練題55銀導(dǎo)線的橫截面積S=4mm2，通以I=2A的電流，若每個銀原子可以提供一個自由電子，試推導(dǎo)銀導(dǎo)線單位長度上的自由電子數(shù)的計算公式，并計算結(jié)果。(已知銀的密度=10.5103kg/m3,摩爾質(zhì)量M=108g/mol，阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.021023mol-1，計算結(jié)果取一位小數(shù))27解：設(shè)長為l 的銀導(dǎo)線體積 VSl，故長為l的銀導(dǎo)線含有的銀原子數(shù)目， 又每個銀原子可以提供一個自由電子，那么銀導(dǎo)線每單位長度的自由電子數(shù)n=N/l， 故 與電流I無關(guān)。 代入數(shù)據(jù) 學(xué)力學(xué)單位制有什么實際應(yīng)用？ 28B組能力訓(xùn)練題66. 在

14、顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進入電壓為U的加速電場，設(shè)其初速度為零，經(jīng)加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束。已知電子的電量為e、質(zhì)量為m，則在剛射出加速電場時，一小段長為l的電子束內(nèi)的電子個數(shù)是（ ）（2006年天津卷21）B B. C. D.29解：在剛射出加速電場時 通過長為l 段的時間 tl / v長為l 段的電量 Q=It電子個數(shù)是 選項B正確。 方法1：利用公式I=nqSv求解；2.根據(jù)I=q/t結(jié)合微元法求解。 30問題1：產(chǎn)生電流的條件是什么？問題2：導(dǎo)體中產(chǎn)生持續(xù)電流的條件是什么？問題3：從物理過程和能量轉(zhuǎn)化兩個方面來看電源作用是什么？問題4：當(dāng)導(dǎo)體兩端有

15、恒定的電勢差，導(dǎo)體內(nèi)建立了何種電場?問題5：導(dǎo)體中的電場是由誰產(chǎn)生的?是變化的還是恒定的？自由電荷在恒定電場中發(fā)生定向運動形成的電流是變化的還是恒定的？問題6：怎樣理解恒定電場和恒定電流？問題7：怎樣描述電流的強弱程度？怎樣學(xué)好電流這個物理量？問題8：推導(dǎo)電流的微觀表達式。31課堂互動講練對電流的理解和計算例1 如果導(dǎo)線中的電流為1 mA，那么1 s內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)是多少？若“220 V60 W”的白熾燈正常發(fā)光時的電流為273 mA，則20 s 內(nèi)通過燈絲的橫截面的電子數(shù)目是多少個？【思路點撥】根據(jù)公式qIt計算，注意單位的統(tǒng)一，記住每個電子所帶電荷量e1.61019 C.【答案

16、】6.251015個3.41019個【借題發(fā)揮】(1)金屬導(dǎo)體中導(dǎo)電的是自由電子，自由電子所帶電荷量e1.61019 C.(2)當(dāng)自由電子定向移動通過導(dǎo)體橫截面時，若通過的自由電子個數(shù)為 n，則 qItne.變式訓(xùn)練1一硫酸銅電解槽的橫截面積為2 m2，在0.04 s 內(nèi)若相向通過同一橫截面的銅離子和硫酸根離子分別為5.625 1018個和4.7351018個，則電解槽中的電流是多大？方向如何？答案：83 A方向與銅離子定向移動的方向相同 半徑為 R 的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過圓心的軸以角速率沿逆時針勻速轉(zhuǎn)動，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流方向沿什么方向？電流多大？【思路點撥】不管是否真的形成電流，假想成形成電流然后依據(jù)電流的定義式求得電流大小等效電流問題例2【答案】見精講精析變式訓(xùn)練2半徑為 R 的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過圓心的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流應(yīng)有()A若不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍B若電荷量Q不變而使變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍C若使、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變大D若使、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增