高中物理 1電源和電流課件 新人教版選修3-1.ppt

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1．電源和電流,一、電源 1．電源的定義 電源是不斷把 從正極搬運(yùn)到負(fù)極從而維持正負(fù)極之間一定電勢(shì)差的裝置． 2．電源的作用 (1)從電荷移動(dòng)角度看 電源的作用就是移送電荷，維持電源正、負(fù)極間有一定的 ，從而保持電路中有持續(xù)電流． 電源在內(nèi)部能把 從正極A搬運(yùn)到負(fù)極B，如右圖所示．,負(fù)電荷,電勢(shì)差,電子,(2)從能量轉(zhuǎn)化的角度看 搬運(yùn)電荷的過(guò)程就是克服靜電力做功的過(guò)程，從而將其他形式的能轉(zhuǎn)化為 ． 二、恒定電流 1．恒定電場(chǎng) (1)形成：當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，導(dǎo)線中的電場(chǎng)是由 、 等電路元件所積累的電荷共同形成的． (2)特點(diǎn)：任何位置的 都不隨時(shí)間發(fā)生變化．,電能,電場(chǎng)強(qiáng)度,電源,導(dǎo)線,2．恒定電流 (1)定義：大小、 都不隨時(shí)間變化的電流叫恒定電流． (2)大小：是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量．表示電流強(qiáng)弱程度的物理量．,方向,其中：I表示電流，q表示在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的 ． 4．單位： ，符號(hào)A.其他單位：毫安(mA)，微安(μA).1 A＝103 mA＝106 μA. 5．方向：規(guī)定 定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颍?即電流方向與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反． 6．測(cè)量電流的儀器： ．,電荷量,正電荷,電流表,安培,1．對(duì)電流及電流的形成條件進(jìn)一步的理解 (1)電流的形成條件 ①產(chǎn)生電流的條件：導(dǎo)體兩端有電壓． ②形成持續(xù)電流的條件：導(dǎo)體兩端有持續(xù)電壓． ③電源的作用：電源在電路中起著提供持續(xù)電壓的作用，在外電路中，導(dǎo)體中的自由電子從電源負(fù)極移向電源正極，而電源再把電子通過(guò)電源內(nèi)部從正極搬運(yùn)到負(fù)極，使電源正、負(fù)極始終保持一定的電勢(shì)差，從而產(chǎn)生持續(xù)的電流．,【特別提醒】 計(jì)算電流時(shí)，首先分清形成電流的自由電荷的種類．對(duì)金屬來(lái)講，是自由電子的定向移動(dòng)，電荷量q為通過(guò)橫截面的自由電子的電荷量．對(duì)電解液來(lái)講，是正、負(fù)離子同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)，電荷量q為正、負(fù)離子電荷量絕對(duì)值之和．,(1)在金屬導(dǎo)體中，若10 s內(nèi)通過(guò)橫截面的電荷量為10 C，則導(dǎo)體中的電流I＝________ A. (2)某電解槽的橫截面積為0.5 m2，若10 s內(nèi)沿相反方向通過(guò)橫截面的正、負(fù)離子的電荷量均為10 C，則電解液中的電流I＝________ A.,答案： (1)1 A (2)2 A,2．電流強(qiáng)度的微觀表達(dá)式 (1)建立模型 如右圖所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體，長(zhǎng)為l，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)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(gè)自由電荷的電荷量為q.,AD表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體，長(zhǎng)為l，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)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(gè)自由電荷的電荷量為q.,(3)結(jié)論 由此可見(jiàn)，從微觀上看，電流決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個(gè)自由電荷的電荷量、定向移動(dòng)速率的大小，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)．,答案： AC,3．三種不同速率的比較 (1)三種速率 ①電場(chǎng)的傳導(dǎo)速率等于光速． ②電子定向移動(dòng)速率，其大小與電流有關(guān)． ③電子熱運(yùn)動(dòng)速率，其大小與溫度有關(guān)． (2)三種速率對(duì)比,以下說(shuō)法正確的是( ) A．自由電子定向移動(dòng)速率就是電子熱運(yùn)動(dòng)速率 B．自由電子只不過(guò)在速率很大的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)上附加了一個(gè)速率很小的定向移動(dòng) C．電場(chǎng)的傳導(dǎo)速率就是導(dǎo)體內(nèi)自由電子的定向移動(dòng)速率 D．在金屬導(dǎo)體內(nèi)當(dāng)自由電子定向移動(dòng)時(shí)，它們的熱運(yùn)動(dòng)就消失了,解析： 電流的傳導(dǎo)速率等于光速，而電子定向移動(dòng)速率很小，C不對(duì)．電子定向移動(dòng)速率是在電子以較大速率無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上附加的一個(gè)很小的速率，A不對(duì)，B對(duì)．自由電子定向移動(dòng)時(shí)仍在無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，D不對(duì)． 答案： B,No.4 疑難解釋,1．電荷只要移動(dòng)就一定能形成電流嗎？ 提示： 不一定．只有電荷在電場(chǎng)力的作用下形成的定向移動(dòng)才能夠形成電流．例如沒(méi)有放在電場(chǎng)中的導(dǎo)體其中的自由電荷在做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，其大量自由電荷向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等，這樣不能形成電流．,2．有電源是否一定會(huì)得到持續(xù)的電流嗎？一個(gè)電路要形成持續(xù)電流需具備什么條件？ 提示： 有電源不一定得到持續(xù)的電流，要得到持續(xù)的電流需要同時(shí)滿足兩個(gè)條件： (1)電路中有電源． (2)電路還必須是閉合的，即必須用導(dǎo)體將電源連接起來(lái)． 所以只有電源，電路不閉合也不會(huì)有持續(xù)電流．,關(guān)于電源以下說(shuō)法正確的是( ) A．電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極不斷地搬運(yùn)到正極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢(shì)差 B．電源的作用就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 C．只要電路中有電源，電路中就一定有電流 D．電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)用電器，也需要外界提供能量,解析： 電源的作用是維持正、負(fù)極之間恒定的電勢(shì)差，這需要電源不斷地將負(fù)電荷向負(fù)極聚集，將正電荷向正極聚集，外電路中自由電子在電場(chǎng)力的作用下向正極移動(dòng)，在電源內(nèi)部，需要將正極上的電子搬運(yùn)到負(fù)極，維持電勢(shì)差不變，故A錯(cuò)．從能量角度來(lái)看，電源在搬運(yùn)電荷的過(guò)程中，需要克服電場(chǎng)力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，B對(duì)．電路中有電流不僅需要電源，還需要電路是閉合的，故C錯(cuò)．電源是對(duì)電路提供能量的裝置，故D錯(cuò)． 答案： B,【跟蹤發(fā)散】 1－1：關(guān)于電流，下列說(shuō)法正確的是 ( ) A．通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流越大 B．電子運(yùn)動(dòng)速率越大，電流越大 C．單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流就越大 D．因?yàn)殡娏饔蟹较?，所以電流是矢?答案： C,已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m.氫原子的電子在核的靜電力吸引下做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流大小為多少？,,【反思總結(jié)】 對(duì)于等效電流的求解問(wèn)題，一定要找出一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一橫截面的電荷量，才能運(yùn)用電流的定義式求出電流的大?。绢}的難點(diǎn)就是確定通過(guò)某一橫截面的電荷量和時(shí)間．,【跟蹤發(fā)散】 2－1：如果導(dǎo)線中的電流為1 mA，那么1 s內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)是多少？若“220 V,60 W”的白熾燈正常發(fā)光時(shí)的電流為273 mA，則20 s內(nèi)通過(guò)燈絲的橫截面的電子數(shù)目是多少個(gè)？,答案： 6.25×1015個(gè) 3.4×1019個(gè),1．關(guān)于電流的概念，下列說(shuō)法中正確的有( ) A．導(dǎo)體中有電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流 B．電流是一個(gè)矢量，其方向就是正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向 C．在國(guó)際單位制中，電流是一個(gè)基本物理量，其單位安培是基本單位 D．對(duì)于導(dǎo)體，只要其兩端電勢(shì)差為零，電流也必為零,解析： 導(dǎo)體中有大量的自由電子，總在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有定向運(yùn)動(dòng)，在一段時(shí)間t內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體某一截面的電荷是雙向的，其數(shù)值又是相等的，電流為零，故A錯(cuò)．電流是一個(gè)標(biāo)量，因?yàn)槠溥\(yùn)算不符合矢量運(yùn)算法則．為了便于研究電流，人們規(guī)定正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，以區(qū)別于負(fù)電荷的定向運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)．在國(guó)際單位制中．共有七個(gè)基本量，電流是其中之一，故C正確．對(duì)于導(dǎo)體，其兩端電勢(shì)差為零時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)無(wú)電場(chǎng)，自由電子不能定向運(yùn)動(dòng)，故電流為零，D正確． 答案： CD,答案： D,3．將左邊的銅導(dǎo)線和右邊的鋁導(dǎo)線連接起來(lái)，已知截面積S鋁＝2S銅．在銅導(dǎo)線上取一截面A，在鋁導(dǎo)線上取一截面B，若在1 s內(nèi)垂直地通過(guò)它們的電子數(shù)相等，那么，通過(guò)這兩截面的電流的大小關(guān)系是( ) A．IA＝IB B．IA＝2IB C．IB＝2IA D．不能確定,答案： A,4.如右圖所示為一磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，A、B是平行正對(duì)的金屬板，等離子體(電離的氣體，由自由電子和陽(yáng)離子構(gòu)成，整體呈電中性)從左側(cè)進(jìn)入，若在t時(shí)間內(nèi)有n個(gè)自由電子落在B板上(相等電荷量的陽(yáng)離子落在A板上)，則R中的電流大小及方向?yàn)? ( ),答案： A,5.如圖所示，有一個(gè)電子射線管(陰極射線管)，當(dāng)從陰極射出的電子，形成的電流為5.6 μA時(shí)，每秒鐘從陰極發(fā)射出的電子數(shù)目為多少？(已知e＝1.60×10－19 C) 答案： 3.5×1013個(gè),