1、1 电源和电流,第二章 恒定电流,学科素养与目标要求 物理观念：1.了解电流的形成条件、电源的作用和导体中的恒定电场. 2.理解电流的定义、定义式、单位及方向的规定，会用公式qIt分析相关问题. 科学思维：由电流的定义式出发，经过逻辑推理得出电流的微观表达式，从微观的角度认识影响电流大小的因素.,内容索引,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习 预习新知 夯实基础,自主预习,一、电源 1.定义：能把电子在电源内部从电源 搬运到 的装置. 2.作用：移送电荷，维持电源正、负极间有一定的 ，保持电路中有持续电流.,正极,负极,电势差,二、恒定电场 1.定义：由 所产生
2、的稳定的电场. 2.形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由 、 等电路元件所积累的电荷共同形成的. 3.特点：任何位置的 和 都不随时间变化，其基本性质与静电场相同.,稳定分布的电荷,电源,导线,电荷分布,电场强度,三、恒定电流 1.定义：大小、 都不随时间变化的电流称为恒定电流.2.电流的定义式：I ，其物理意义： 时间内，通过导体横截面的 .表示电流强弱程度的物理量.,方向,单位,电荷量,即学即用 1.判断下列说法的正误. (1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动.( ) (2)电流既有大小，又有方向，是矢量.( ) (3)导体中的电流，一定是正电荷定向移动形成的.( ) (
3、4)负电荷移动的方向就是电流的方向.( ) (5)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多.( ),答案,2.在一次闪电的过程中，流动的电荷量大约为300 C，持续的时间大约是0.005 s，所形成的平均电流强度为 A.,答案,6104,重点探究,导学探究 如图1所示，在装有导电液体的细管中，有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间t内通过细管某横截面的正电荷为q1，通过此横截面的负电荷为q2，,一、电流的理解和计算,图1,(1)确定通过导电液体中电流的方向. 答案 电流方向为正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的反方向，故导电液体中电流方向为由左向右.,答案,(2)计算导电液体中电流的
4、大小.,答案,知识深化 1.电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反. 2.电流的定义式：I .用该式计算出的电流是时间t内的平均值.对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等.,3.三点说明 (1)电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I 求电流时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和. (2)qIt是I 的变形，是求电荷量的重要公式.其中I是电流在时间t内的平均值. (3)电流虽然有方向，但它是标量，遵循代数运算法则.,例1 如图2所示，电解池内有一价的电解液，t时间内通过溶液内截面S
5、的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法中正确的是,图2,解析,答案,计算电流时，要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向移动.当正、负电荷都参与定向移动时，正、负电荷对电流的形成都有贡献.,针对训练1 某电解池，如果在1 s内共有51018个二价正离子和11019个一价负离子通过面积为0.1 m2的某截面，设元电荷为e，那么通过这个截面的电流是 A.0 B.0.8 A C.1.6 A D.3.2 A,解析,答案,二、电流的微观表达式,导学探究 如图3所示，AD表示粗细均匀的一段长为l的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为
6、v，设导体的横截面积为S，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q.则：,图3,(1)导体AD内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t是多少？,答案,(2)导体AD内的自由电荷的总电荷量Q是多少？,答案 AD内的自由电荷总数NnlS 总电荷量QNqnlSq,(3)这段导体上的电流是多大？,答案,知识深化 电流的微观表达式InqvS (1)从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量q、定向移动的速率大小v，还与导体的横截面积S有关. (2)v表示电荷定向移动的速率.自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率，电流是自由电荷在热运动的基础
7、上向某一方向定向移动形成的.,延伸阅读 三种速率的比较 (1)电子定向移动速率：也是公式IneSv中的v，大小约为105 m/s. (2)电流的传导速率：就是电路中建立恒定电场的速率，大小为光速c3108 m/s. (3)电子热运动的速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流.,例2 导线中的电流是1 A，导线的横截面积为1 mm2. (1)在1 s内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e1.61019 C)? 答案 6.251018个,(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.51028个自由电子)?
8、 答案 7.35105 m/s,解析,答案,解析,答案,(3)自由电子沿导线移动1 m，平均要多少时间？ 答案 3.78 h,针对训练2 如图4所示，一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为,图4,解析,答案,达标检测,1.(对电源的理解)关于电源的以下说法，正确的是 A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差 B.电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势差 C.只要电路中有电源，电路中就一定有电流 D.电源实质
9、上也是一个用电器，也需要外界提供能量,答案,1,2,3,解析,1,2,3,解析 电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差，外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动，在电源内部，需要将电子由正极不断地搬运到负极，故A错，B对. 电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C错. 电源是对电路提供能量的装置，故D错.,2.(对I 的理解和应用)电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为 A.1 500个 B.9.3751019个 C.9.3751021个 D.9.3751020个,答案,1,2,3,3.(对电流微观表达式的理解和应用)有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，以下说法正确的是 A.甲、乙两导体的电流相同 B.乙导体的电流是甲导体的2倍 C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍 D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等,1,2,3,解析,答案,1,2,3,解析 由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，因此通过乙导体的电流是甲的2倍，故A错，B对.,
