2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十一章電路及其應(yīng)用第一節(jié)電源和電流學(xué)案新人教版必修3

PAGE4-電源和電流學(xué)習(xí)目標1、了解形成電流的條件，知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場。初步體會動態(tài)平衡的思想。2、理解電流的定義，知道電流的單位、電流方向的規(guī)律；理解恒定電流。3、經(jīng)驗金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動速率的推導(dǎo)過程，從微觀的角度理解導(dǎo)體中電荷的定向移動與電流之間的關(guān)系。重點難點1、了解形成電流的條件，知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場。（重點）2、知道電流的定義及單位、方向的規(guī)定，理解恒定電流。（重點）3、理解電流形成的微觀說明以及電流的微觀表達式。（難點）自主探究一、電源1．定義：能夠把電子從正極搬運到負極的裝置。2．作用：(1)維持電源正、負極間始終存在電勢差。(2)使電路中的電流能夠持續(xù)存在。二、恒定電流1．恒定電場：由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場。2．自由電荷定向移動的平均速率：在恒定電場的作用下，自由電荷定向加速運動，但在運動過程中與導(dǎo)體內(nèi)不動的粒子不斷碰撞，碰撞的結(jié)果是大量自由電荷定向移動的平移速率不隨時間改變。3．恒定電流：大小、方向都不隨時間改變的電流。4．電流(1)物理意義：表示電流強弱程度的物理量。(2)公式：I＝eq\f(q,t)。(3)單位：在國際單位制中，電流的單位是安培，簡稱安，符號是A。常用的電流單位還有毫安(mA)和微安(μA)。1mA＝10－3A，1μA＝10－6A。(4)方向：正電荷定向移動的方向規(guī)定為電流的方向。探究思索對導(dǎo)線中恒定電場的理解1、導(dǎo)線中電場的形成：導(dǎo)線中的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的，導(dǎo)線內(nèi)部的電場方向沿導(dǎo)線的切線方向。2、導(dǎo)線中的電場是合電場，它由兩部分組成：（1）電源正、負極上的電荷產(chǎn)生的電場E0；（2）導(dǎo)線表面上積累的電荷產(chǎn)生的電場E'。二者電場強度的矢量和E合與導(dǎo)線相切，導(dǎo)線內(nèi)的電場線和導(dǎo)線保持平行。3、導(dǎo)線中的電場是恒定電場，不是靜電場。由于在恒定電場中，各點電場強度都不隨時間改變(不肯定相同)，所以它的基本性質(zhì)與靜電場相同。在靜電場中所講的電勢、電勢差及其與電場強度的關(guān)系等，在恒定電場中同樣適用。4、導(dǎo)線內(nèi)的電場是在接通電源后的極短時間內(nèi)(以光速c傳播)建立的。5、導(dǎo)體內(nèi)的恒定電場是自由電荷在導(dǎo)體中定向移動的緣由。【典例一】1、在由電源、導(dǎo)線等電路元件所組成的電路中，以下說法正確的是()A．導(dǎo)線中的電場強度到處為零B．導(dǎo)線中的電場強度方向跟導(dǎo)線方向平行C．導(dǎo)線處于靜電平衡狀態(tài)D．導(dǎo)線內(nèi)沿電流方向各點的電勢漸漸降低解題思路：在電源和導(dǎo)線中感應(yīng)電荷的共同作用下，垂直導(dǎo)線方向的電場相互抵消，在導(dǎo)體中形成了沿導(dǎo)線方向的電場，即導(dǎo)線中的電場強度方向跟導(dǎo)線方向平行，B正確，A錯誤；導(dǎo)體內(nèi)有電場，說明導(dǎo)體不是靜電平衡狀態(tài)，C錯誤；沿電場方向電勢漸漸降低，電場方向就是正電荷的受力方向，也就是電流的方向，即導(dǎo)線內(nèi)沿電流方向各點的電勢漸漸降低，D正確。答案：BD電流的微觀表達式1、微觀模型如圖，粗細勻稱的一段導(dǎo)體，長為l，兩端加肯定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的平均速率為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，每個自由電荷的電荷量為q。2、公式推導(dǎo)導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù),總電荷量，全部這些電荷都通過橫截面B所須要的時間，依據(jù)公式可得導(dǎo)體中的電流。3、結(jié)論由此可見，從微觀上看，電流取決于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個自由電荷的電荷量、自由電荷定向移動平均速率的大小，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)。4、留意（1）對于公式，要理解每個符號所代表的物理量含義，不要死記公式。（2）若n表示單位長度內(nèi)的自由電荷數(shù)，則電流的微現(xiàn)表達式為。【典例二】2、有一條橫截面積為的銅導(dǎo)線，通過的電流為.已知銅的密度為，摩爾質(zhì)量為，阿伏伽德羅常數(shù)為，電子的電量為.若認為導(dǎo)線中每個銅原子貢獻一個自由電子，則銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率可表示為()A. B. C. D.解題思路：設(shè)銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率為v，導(dǎo)線中自由電子從一端定向移到另一端所用時間為，則導(dǎo)線的長度為:體積為質(zhì)量為這段導(dǎo)線中自由電子的數(shù)目為在t時間內(nèi)這些電子都能通過下一截面，則電流：代入解得，解得電子定向移動的速率：故A正確，BCD錯誤。答案：A隨堂訓(xùn)練1、下列關(guān)于電流方向的說法中，不正確的是()A.電流的方向就是自由電荷定向移動的方向B.電流的方向就是正電荷定向移動的方向C.在金屬導(dǎo)體中，電流的方向與自由電子定向移動的方向相反D.電源供電的外部電路中，電流的方向是從正極一端流向負極一端答案：A2、如圖所示,電解池接入電路后,在秒內(nèi)有個一價正離子通過溶液內(nèi)某截面,有個一價負離子通過,設(shè)為元電荷,以下說法正確的是(

)A.電流為零

B.電流為

C.電流為

D.電流方向從答案：A3、如圖所示，將左邊的細銅導(dǎo)線與右邊的粗銅導(dǎo)線連接起來，已知粗銅導(dǎo)線的橫截面積是細銅導(dǎo)線橫截面積的兩倍，在細銅導(dǎo)線上取一個截面A，在粗銅導(dǎo)線上取一個截面B，若在1s內(nèi)垂直地通過它們的電子數(shù)相等，那么，通過這兩個截面的()A．電流相等B．電流不相等C．自由電子定向移動的速率相等D．自由電子定向移動的速率不相等答案：AD4、如圖所示，電解池內(nèi)有一價的電解液，時間t內(nèi)通過溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1，負離子數(shù)是n2，設(shè)元電荷為e，以下說明中正確的是()A．正離子定向移動形成電流方向從