第二章恒定電流1電源和電流第二章恒定電流1高二物理上學(xué)期選修31ppt課件第二章恒定電流2【自主預(yù)習(xí)】1.電源：能把電路中的電子從_____搬運(yùn)到_____的裝置。2.電源作用：(1)維持電源兩端有一定的_______。(2)使閉合電路中保持_____的電流。正極負(fù)極電勢差持續(xù)【自主預(yù)習(xí)】正極負(fù)極電勢差持續(xù)33.恒定電場：(1)定義：由電路中穩(wěn)定分布的_____所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場。(2)形成：當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定時，導(dǎo)線中的電場是由_____、_____等電路元件所積累的電荷共同形成的。(3)特點(diǎn)：任何位置的_________和_________都不隨時間發(fā)生變化。電荷電源導(dǎo)線電荷分布電場強(qiáng)度3.恒定電場：電荷電源導(dǎo)線電荷分布電場強(qiáng)度44.恒定電流：(1)恒定電流：大小、方向都不隨_____變化的電流。(2)電流。①定義：通過導(dǎo)體橫截面的_______與通過這些電荷量所用_____的比值。②表達(dá)式：I=____。時間電荷量時間4.恒定電流：時間電荷量時間5③物理意義：表示電流的_____程度。④單位：_____，簡稱安，符號是A。常用的單位還有：_________、__________。1A=______mA=___μA。⑤方向：規(guī)定_______定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。?qiáng)弱安培毫安(mA)微安(μA)1000106正電荷③物理意義：表示電流的_____程度。強(qiáng)弱安培毫安(mA)微6【預(yù)習(xí)小測】1.(多選)關(guān)于電源的作用，下列說法中正確的是(

)A.電源的作用是能為電路持續(xù)地提供自由電荷B.電源的作用是使電路中的電荷發(fā)生定向移動C.電源的作用就是能保持導(dǎo)體兩端的電壓，使電路中有持續(xù)的電流D.電源的作用就是使自由電荷運(yùn)動起來【預(yù)習(xí)小測】7【解析】選B、C。電源的作用是保持導(dǎo)體兩端的電壓，在導(dǎo)體內(nèi)建立恒定電場，導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷就會在電場力作用下定向移動形成電流，則B、C正確，A、D錯誤?！窘馕觥窟xB、C。電源的作用是保持導(dǎo)體兩端的電壓，在導(dǎo)體內(nèi)建82.某電解池中，若在2s內(nèi)各有1.0×1019個二價正離子和2.0×1019個一價負(fù)離子通過某截面，那么通過這個截面的電流是(

)A.0

B.0.8AC.1.6AD.3.2A2.某電解池中，若在2s內(nèi)各有1.0×1019個二價正離子9【解析】選D。電流I==3.2A。故D對?！窘馕觥窟xD。電流I=10【補(bǔ)償訓(xùn)練】關(guān)于電流，下列說法中正確的是(

)A.導(dǎo)線內(nèi)自由電子的定向移動速率等于電流的傳導(dǎo)速率B.電子定向運(yùn)動的速率越大，電流越大【補(bǔ)償訓(xùn)練】11C.電流是一個矢量，其方向就是正電荷的定向移動方向D.在國際單位制中，電流是一個基本物理量，其單位“安培”是基本單位C.電流是一個矢量，其方向就是正電荷的定向移動方向12【解析】選D。導(dǎo)線內(nèi)自由電子的定向移動速率，一般為10-5m/s的數(shù)量級，電流的傳導(dǎo)速率等于光速，故A錯誤；由電流微觀表達(dá)式I=nqSv可知，電子定向運(yùn)動的速率越大，電流不一定越大，故B錯誤；電流雖有方向，但是電流求和是代數(shù)求和，則電流為有方向的標(biāo)量，故C錯誤；在國際單位制中，電流是一個基本物理量，其單位“安培”是基本單位，故D正確。【解析】選D。導(dǎo)線內(nèi)自由電子的定向移動速率，一般為10-5m13主題一電源的作用【互動探究】1.如圖所示為分別帶正、負(fù)電荷的A、B兩個導(dǎo)體球，如果用一條導(dǎo)線將它們連接起來。主題一電源的作用14(1)A、B之間的電勢差會發(fā)生什么變化？提示：A、B之間的電勢差會減小。(1)A、B之間的電勢差會發(fā)生什么變化？15(2)最后A、B兩個導(dǎo)體球會達(dá)到什么狀態(tài)？提示：最終A、B兩個導(dǎo)體球會達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。(3)導(dǎo)線中能否出現(xiàn)電流？這個電流有什么特點(diǎn)？提示：導(dǎo)線中會出現(xiàn)電流，電流只能是瞬時的。

(2)最后A、B兩個導(dǎo)體球會達(dá)到什么狀態(tài)？162.在圖甲中，為使水池A中的水源源不斷地流向水池B中，可在A、B之間連接一臺抽水機(jī)，將水池B中的水抽到水池A中，這樣可保持A、B之間有一定的高度差，從而使水管中有源源不斷的水流，如圖乙。那么對上面的問題“1”中，若要在導(dǎo)體球A、B間的導(dǎo)線中保持一個穩(wěn)定的電流可采取什么樣的措施？2.在圖甲中，為使水池A中的水源源不斷地流向水池B中，可在A17高二物理上學(xué)期選修31ppt課件第二章恒定電流18提示：可在A、B之間連接一個裝置P，如圖所示。它能源源不斷地把經(jīng)過導(dǎo)線流到A的電子取走，補(bǔ)充給B，使A、B始終分別保持一定數(shù)量的正、負(fù)電荷，這樣，A、B周圍空間(包括導(dǎo)線之中)始終存在一定的電場；A、B之間始終維持著一定的電勢差。由于存在電勢差，導(dǎo)線中的自由電子就能不斷地在靜電力作用提示：可在A、B之間連接一個裝置P，19下由B經(jīng)過R向A定向移動，使電路中保持持續(xù)的電流。能把電子從A搬運(yùn)到B的裝置P就是電源，其作用類似于圖乙中的抽水機(jī)。下由B經(jīng)過R向A定向移動，使電路中保持持續(xù)的電流。能把電子從203.由問題“2”可以得到什么結(jié)論？提示：電源可以使電子從電源正極移到負(fù)極，始終維持正負(fù)極一定的電勢差。3.由問題“2”可以得到什么結(jié)論？21【探究總結(jié)】1.電源的作用：(1)從電荷移動的角度看：電源的作用就是搬運(yùn)電荷，維持電源正、負(fù)極間有一定的電勢差，從而保持電路中有持續(xù)電流。(2)從能量轉(zhuǎn)化的角度看：電源搬運(yùn)電荷的過程就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程。【探究總結(jié)】222.電流形成的條件：(1)回路中存在自由電荷。(2)導(dǎo)體兩端有持續(xù)的電壓。2.電流形成的條件：23【拓展延伸】形成電流的三種自由電荷(1)金屬導(dǎo)電時定向移動的是自由電子。(2)液體導(dǎo)電時定向移動的是正離子和負(fù)離子。(3)氣體導(dǎo)電時定向移動的電荷有自由電子、正離子和負(fù)離子?！就卣寡由臁啃纬呻娏鞯娜N自由電荷24【典例示范】下列關(guān)于電源的說法中正確的是(

)A.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極搬運(yùn)到正極，保持兩極之間有電壓B.電源把正、負(fù)電荷分開的過程是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程【典例示范】25C.電荷的移動形成電流D.只要電路中有電源，電路中就會形成持續(xù)電流C.電荷的移動形成電流26【解析】選B。在電源內(nèi)部，電源把電子由正極搬運(yùn)到負(fù)極，這一過程要克服靜電力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，故A錯B對。電荷的定向移動才形成電流，C錯。電路中形成持續(xù)的電流，既要有電源又要保證電路是閉合通路，兩者缺一不可，故D錯?！窘馕觥窟xB。在電源內(nèi)部，電源把電子由正極搬運(yùn)到負(fù)極，這一過27【探究訓(xùn)練】(多選)下列關(guān)于電源的說法正確的是(

)A.電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置B.電源的作用是使電源的正負(fù)極之間維持一定的電勢差【探究訓(xùn)練】28C.與電源相連的導(dǎo)線中的電場是由電源正、負(fù)極上的電荷形成的D.在電源內(nèi)部正電荷由負(fù)極流向正極，負(fù)電荷由正極流向負(fù)極C.與電源相連的導(dǎo)線中的電場是由電源正、負(fù)極上的電荷形成的29【解題指南】解答本題時應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)電源的作用。(2)形成電流的條件?！窘忸}指南】解答本題時應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：30【解析】選A、B、D。在電源內(nèi)部由非靜電力做功將正電荷由負(fù)極搬到正極，將負(fù)電荷由正極搬到負(fù)極，使正、負(fù)極維持一定的電勢差；同時將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，故A、B、D正確。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，故C錯?！窘馕觥窟xA、B、D。在電源內(nèi)部由非靜電力做功將正電荷由負(fù)極31【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示，福娃歡歡帶正電，福娃貝貝帶負(fù)電，用導(dǎo)體棒連接的瞬間，就一系列問題兩人發(fā)生爭執(zhí)，你認(rèn)為下列說法不正確的是(

)【補(bǔ)償訓(xùn)練】32A.福娃歡歡說，電流計指針偏轉(zhuǎn)，有瞬時電流B.福娃貝貝說，電流計指針不偏轉(zhuǎn)，無電流C.福娃歡歡說，最終我們是等勢體D.福娃貝貝說，最終導(dǎo)體棒內(nèi)的電場強(qiáng)度等于零A.福娃歡歡說，電流計指針偏轉(zhuǎn)，有瞬時電流33【解析】選B。帶正電荷的福娃歡歡的電勢高于帶負(fù)電荷的福娃貝貝的電勢，用導(dǎo)體棒連接的瞬間，電流計指針偏轉(zhuǎn)，有瞬時電流，A正確、B錯誤；最終達(dá)到靜電平衡，成為等勢體，導(dǎo)體棒內(nèi)的電場強(qiáng)度等于零，C、D正確?！窘馕觥窟xB。帶正電荷的福娃歡歡的電勢高于帶負(fù)電荷的福娃貝貝34主題二電流的微觀表達(dá)式的理解【互動探究】如圖所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段長為l的導(dǎo)體，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，每個自由電荷的電荷量為q。主題二電流的微觀表達(dá)式的理解35試結(jié)合上述情形，討論下列問題：(1)導(dǎo)體內(nèi)自由電荷的電量是多少？提示：導(dǎo)體內(nèi)自由電荷總數(shù)為nSl，故自由電荷的總電量Q=nSlq。試結(jié)合上述情形，討論下列問題：36(2)導(dǎo)體內(nèi)所有自由電荷通過右側(cè)截面需用多長時間？提示：電荷做勻速直線運(yùn)動，所用時間t=。

(2)導(dǎo)體內(nèi)所有自由電荷通過右側(cè)截面需用多長時間？37(3)請結(jié)合電流表達(dá)式I=，根據(jù)(1)(2)問，推導(dǎo)導(dǎo)體內(nèi)電流的表達(dá)式。提示：

(3)請結(jié)合電流表達(dá)式I=，根據(jù)(1)(2)問，推導(dǎo)導(dǎo)38【探究總結(jié)】1.電流的表達(dá)式：(1)微觀表達(dá)式：Q=nV=nvtSq，I==nvqS。這就是電流的微觀表達(dá)式。從微觀上看，電流取決于導(dǎo)體中的自由電荷密度、電量定向移動速度、導(dǎo)體的橫截面積?！咎骄靠偨Y(jié)】39(2)定義式：I=，求出的是電流的平均值，q=It可求電量。電流是標(biāo)量，雖有大小和方向，但不是矢量。

(2)定義式：I=，求出的是電流的平均值，q=It可求電402.導(dǎo)體中有電流時應(yīng)區(qū)分三種速率：(1)電場傳播速率(或電流傳導(dǎo)速率)：它等于光速，電路一旦接通，電源就以光速在電路中各處建立了電場，整個電路上的電子幾乎同時受到電場力的作用做定向移動。平時一合上開關(guān)，用電器立即就有電流，就是這個原因。2.導(dǎo)體中有電流時應(yīng)區(qū)分三種速率：41(2)無規(guī)則熱運(yùn)動速率，其數(shù)量級約為105m/s。(3)自由電荷定向移動速率，它與導(dǎo)體中的電流，截面積大小以及自由電荷的密度有關(guān)。電路中電子定向移動速率的數(shù)量級約為10-5～10-4m/s。

(2)無規(guī)則熱運(yùn)動速率，其數(shù)量級約為105m/s。42【拓展延伸】兩個公式的比較公式I=I=nqSv公式性質(zhì)定義式?jīng)Q定式電流的意義時間t內(nèi)的平均電流某時刻的瞬時電流描述的角度大量電荷定向移動的宏觀表現(xiàn)形成電流的微觀實(shí)質(zhì)聯(lián)系由I=可導(dǎo)出I=nqSv【拓展延伸】兩個公式的比較公式I=I=nqSv公式性質(zhì)定義43【典例示范】(2018·延邊高二檢測)有一條橫截面積為S的銅導(dǎo)線，通過的電流為I。已知銅的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，電子的電量為e。若認(rèn)為導(dǎo)線中每個銅原子貢獻(xiàn)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(

)【典例示范】44【解析】選A。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t。則導(dǎo)線的長度為l=vt，體積為V=Sl=Svt，質(zhì)量為m=ρvtS，這段導(dǎo)線中自由電子的數(shù)目為n=在t時間內(nèi)這些電子都能通過下一截面，則電流I=

，代入解得I=，解得電子定向移動的速率v=，故選項(xiàng)A正確。【解析】選A。設(shè)銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率為45【探究訓(xùn)練】1.(2018·渭南高二檢測)下列說法中正確的是(

)A.通電導(dǎo)線中的自由電子定向移動的速率等于電流傳導(dǎo)速率B.通電導(dǎo)線中電流傳導(dǎo)的速率與電場傳播的速率是相等的，為3×108m/s【探究訓(xùn)練】46C.金屬導(dǎo)線中電子運(yùn)動速率越大，導(dǎo)線中的電流就越大D.金屬導(dǎo)線中電荷量越大，導(dǎo)線中電流就越大C.金屬導(dǎo)線中電子運(yùn)動速率越大，導(dǎo)線中的電流就越大47【解析】選B。自由電子定向移動的速率小于電流的傳導(dǎo)速率，電流的傳導(dǎo)速率為光速，故A錯誤；通電導(dǎo)線中電流傳導(dǎo)的速率與電場傳播的速率是相等的，為3×108m/s，故B正確；I=neSv，可知v是電子定向移動的速率，但不是電子運(yùn)動的速率，且還與n、S有關(guān)，故C錯誤；電流是一個基本物理量，I=中的電量q是通過某橫截面的電量，不是導(dǎo)體中的電荷量，故D錯誤?！窘馕觥窟xB。自由電子定向移動的速率小于電流的傳482.(多選)橫截面積為S的導(dǎo)線中通有電流I，已知導(dǎo)線每單位體積中有n個自由電子，每個自由電子的電荷量是e，自由電子定向移動的速率是v，則在時間Δt內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電子數(shù)是(

)A.nSvΔt

B.nvΔt

C.

D.2.(多選)橫截面積為S的導(dǎo)線中通有電流I，已知導(dǎo)線每單位體49【解析】選A、C。根據(jù)電流的定義式可知，在Δt內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q=IΔt。所以在這段時間內(nèi)通過的自由電子數(shù)為N=。由于自由電子定向移動的速率是v，因此在時間Δt內(nèi)，位于以截面S為底，長為l=vΔt的這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電子都能通過截面。這段導(dǎo)線的體積V=Sl=SvΔt，所以Δt內(nèi)通過截面S的自由電子數(shù)N=nV=nSvΔt。綜上可知，選項(xiàng)A、C正確?！窘馕觥窟xA、C。根據(jù)電流的定義式可知，在Δt內(nèi)通503.如圖所示，某電解質(zhì)溶液中，某電解槽橫截面MN的面積為0.5m2，若在10s內(nèi)沿相反方向通過橫截面MN的正、負(fù)離子的電荷量均為10C，則電流表的示數(shù)為多少？電流的方向如何？3.如圖所示，某電解質(zhì)溶液中，某電解槽橫截面MN的面積為0.51【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)計算電流的大小時電荷量應(yīng)為正、負(fù)電荷量的絕對值之和。(2)判斷電流方向時依據(jù)正電荷定向移動的方向?！窘忸}指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：52【解析】正、負(fù)離子的電荷量均為10C，則10s內(nèi)通過橫截面的總電荷量為q=20C，由電流的定義式得I==2A，即電流表的示數(shù)為2A，電流的方向與正離子移動方向相同。答案：2A方向與正離子移動方向相同【解析】正、負(fù)離子的電荷量均為10C，則10s內(nèi)通53【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.如圖所示，在NaCl溶液中，正、負(fù)電荷定向移動，其中Na+水平向右移動。若測得4s內(nèi)分別有1.0×1018個Na+和Cl-通過溶液內(nèi)部的橫截面M，那么溶液中的電流方向和大小為(

)【補(bǔ)償訓(xùn)練】54A.水平向左0.8A

B.水平向右0.08AC.水平向左0.4A

D.水平向右0.04AA.水平向左0.8A55【解析】選B。4s內(nèi)通過M的電量應(yīng)為正負(fù)離子電量的絕對值之和，所以q=2×1.0×1018×1.6×10-19C=0.32C，因此I==0.08A，方向?yàn)檎姾梢苿拥姆较?，即水平向右，故選B?！窘馕觥窟xB。4s內(nèi)通過M的電量應(yīng)為正負(fù)離子電量562.銅的摩爾質(zhì)量為m，密度為ρ，每摩爾銅原子有n個自由電子，今有一根橫截面為S的銅導(dǎo)線，當(dāng)通過的電流為I時，電子平均定向移動速率為(

)A.光速c

2.銅的摩爾質(zhì)量為m，密度為ρ，每摩爾銅原子有n個自由電子，57【解析】選D。假設(shè)電子定向移動的速率為v，那么在t時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)相當(dāng)于在體積vt·S中的自由電子數(shù)，而體積為vtS的銅的質(zhì)量為vtSρ，摩爾數(shù)為，所以電量q=，I=

于是得：v=，故選D?！窘馕觥窟xD。假設(shè)電子定向移動的速率為v，那么在t583.已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m。氫原子的電子在原子核的靜電力吸引下做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動，則電子運(yùn)動形成的等效電流大小為多少？已知靜電力常量為k。3.已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m。氫原子的電子在原子核的靜59【解析】截取電子運(yùn)動軌道的任一截面，在電子運(yùn)動一周的時間T內(nèi)，通過這個橫截面的電荷量q=e，則有I=。由庫侖力提供向心力，有，得T=。由以上兩式得I=。答案：【解析】截取電子運(yùn)動軌道的任一截面，在電子運(yùn)動60【通法悟道】應(yīng)用公式I=解題的三個注意點(diǎn)(1)公式I=中，q是通過橫截面的電荷量，而不是通過單位面積的電荷量?！就ǚㄎ虻馈繎?yīng)用公式I=解題的三個注意點(diǎn)61(2)當(dāng)導(dǎo)體中有正、負(fù)電荷同時向相反的方向定向移動形成電流時，公式中的q應(yīng)為通過導(dǎo)體橫截面的正、負(fù)兩種電荷電荷量絕對值之和。(3)橫截面的選取是任意的，電流的大小與橫截面無關(guān)。

(2)當(dāng)導(dǎo)體中有正、負(fù)電荷同時向相反的方向定向移動形成電流時62【課堂小結(jié)】【課堂小結(jié)】63dsfdbsy384y982ythb3oibt4oy39y409705923y09y53b2lkboi2y58wy0ehtoibwoify98wy049ywh4b3oiut89u983yf9ivh98y98sv98hv98ys9f698y9v698yv98x98tb98fyd98gyd98h98ds98nt98d8genklgb4klebtlkb5ktkeirh893y89ey698vhkrnelkhgi8eyokbnkdhf98hodfhxvy78fd678t9fdu90gys98y9shihixyv78dfhvifndovhf9f8yv9onvkobkwkjfegiudsfdbsy384y982ythb3oibt4oy39y409705923y09y53b2lkboi2y58wy0ehtoibwoify98wy049ywh4b3oiut89u983yf9ivh98y98sv98hv98ys9f698y9v698yv98x98tb98fyd98gyd98h98ds98nt98d8genklgb4klebtlkb5ktkeirh893y89ey698vhkrnelkhgi8eyokbnkdhf98hodfhxvy78fd678t9fdu90gys98y9shihixyv78dfhvifndovhf9f8yv9onvkobkwkjfegiudsfdbsy384y982ythb3oibt4oy39y409705923y09y53b2lkboi2y58wy0ehtoibwoify98wy049ywh4b3oiut89u983yf9ivh98y98sv98hv98ys9f698y9v698yv98x98tb98fyd98gyd98h98ds98nt98d8gendsfdbsy384y982ythb3oibt4oy39y46456384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm

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