1、1電源和電流學習目標1.了解電源的形成過程.2.掌握恒定電場和恒定電流的形成過程.自主探究1.電源是能把電路中的從正極搬到負極的裝置.2.導線中的電場是由、等電路元件所積累的電荷在導線內(nèi)共同形成的,導線內(nèi)的電場保持和平行.3.由分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場,稱為恒定電場.4.把、都不隨時間變化的電流稱為恒定電流.5.電流的程度用電流這個物理量表示;規(guī)定定向移動的方向為電流的方向;電流的單位是,符號是;公式為.合作探究【提出問題】問題1:電流形成的條件是什么?問題2:導體中產(chǎn)生電流的條件是什么?問題3:如何使電路中有持續(xù)電流?【要點提煉】一、電源1.要使電路中保持持續(xù)的電流,電路兩端之間要有一定

2、的.2.電源的作用:維持電路兩端始終有一定的,使電路中保持.二、恒定電場問題:在有電源的電路中,導線內(nèi)部的電場強度有什么特點呢?【要點提煉】1.由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場,稱為.2.在恒定電場中,任何位置的電場強度都不隨時間變化,所以它的基本性質與相同.在靜電場中所講的電勢、電勢差及其與電場強度的關系,在恒定電場中.【合作探究】問題:在恒定電場中自由電荷會受到電場力的作用,而發(fā)生定向運動,從而形成電流,恒定電場中的電流有什么特點呢?三、恒定電流問題:1.什么樣的電流被稱為恒定電流?2.我們用什么物理量來描述電流的強弱程度?【鞏固練習1】1.關于電流的方向,下列敘述中正確的是()A.金屬

3、導體中電流的方向就是自由電子定向移動的方向B.在電解質溶液中有自由的正離子和負離子,電流方向不能確定C.不論何種導體,電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向D.電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同,有時與負電荷定向移動的方向相同2.電流方向與正電荷定向移動的方向,與負電荷定向移動的方向.3.在金屬導體中,若10 s內(nèi)通過橫截面的電荷量為10 C,則導體中的電流為.結論:電流等于通過導體橫截面的與通過這些所用的比值.4.某電解槽橫截面積為0.5 m2,若10 s內(nèi)沿相反方向通過橫截面的正負離子的電荷量均為1 C,則電解液中的電流為.在電解液中,電荷量是通過截面的正、負離子電荷量絕對值的.【例題

4、】有一條橫截面積S=1 mm2的銅導線,通過的電流I=1 A.已知銅的密度=8.9103 kg/m3,銅的摩爾質量M=6.410-2 kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.021023 mol-1,電子的電荷量e=-1.610-19 C.求銅導線中自由電子定向移動的速率.【合作探究】問題:你認為計算出的電子定向運動速率與我們的生活經(jīng)驗是否相符?怎樣解釋?【鞏固練習2】1.下列敘述中正確的有()A.導體中電荷運動就形成電流B.電流的單位是安C.電流是一個標量,其方向是沒有意義的D.對于導體,如果兩端電勢差不為零,則電流一定不為零2.關于電流,下列說法正確的是()A.根據(jù)I=qt可知I與q成正比B

5、.如果在任何相等的時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量相等,則導體中的電流是恒定電流C.電流有方向,是標量D.電流的單位“安培”不是國際單位制單位3.某電解質溶液,如果在1 s內(nèi)共有5.01018個二價正離子和1.01019個一價負離子通過某橫截面,那么通過電解質溶液的電流是多大?課堂檢測一、選擇題1.關于電源的作用,下列說法正確的是()A.電源的作用是能為電路持續(xù)地提供自由電荷B.電源的作用是能直接釋放出電能C.電源的作用就是能保持導體兩端的電壓,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動起來2.金屬導體中有電流時,自由電子定向移動的速率為v1,電子熱運動速率為v2,電流的傳導速率為v3,

6、則() A.v1最大B.v2最大C.v3最大D.無法確定3.在示波管中,電子槍2 s內(nèi)發(fā)射了61013個電子,則示波管中電流的大小為()A.4.810-6 AB.310-13 AC.9.610-6 AD.310-6 A4.有甲、乙兩個由同種金屬材料制成的導體,甲的橫截面積是乙的兩倍,而單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量乙是甲的兩倍,以下說法中正確的是 ()A.通過甲、乙兩導體的電流相同B.通過乙導體的電流是通過甲導體電流的兩倍C.乙導體中自由電荷定向移動的速率是甲導體中的兩倍D.甲、乙兩導體中自由電荷定向移動的速率大小相等5.某正負電子對撞機的儲存環(huán)是長為240 m的近似圓形軌道,當環(huán)中的電流為

7、10 mA時,若電子的速率為十分之一光速,則在整個環(huán)中運行的電子數(shù)目為()A.5.01011B.5.01019C.1.01013D.1.01036.如圖所示,一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻帶有負電荷,每米電荷量為q,當此棒沿軸線方向做速率為v的勻速直線運動時,由于棒運動而形成的等效電流大小為()A.vqB.C.qvS D.7.如圖所示,電解池內(nèi)有一價的電解液,t時間內(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,設元電荷為e,以下解釋中正確的是()A.正離子定向移動形成電流方向從AB,負離子定向移動形成電流方向從BAB.溶液內(nèi)正負離子向相反方向移動,電流抵消C.溶液內(nèi)電流方向從AB

8、,電流I=D.溶液內(nèi)電流方向AB,電流I=8.來自質子源的質子(初速度為零),經(jīng)一直線加速器加速,形成電流為I的細柱形質子流.已知質子源與靶間的距離為d,質子電荷量為e,假定分布在質子源到靶之間的加速電場是勻強電場,質子到達靶時的速度為v,則質子源與靶間的質子數(shù)為()A.B.C.D.9.銅的原子量為m,密度為,每摩爾銅原子有n個自由電子,現(xiàn)有一根橫截面為S的銅導線,當通過的電流為I時,電子定向移動的平均速率為()A.光速cB.C.D.二、計算題10.在金屬導體中,若10 s內(nèi)通過橫截面的電荷量為10 C,則導體中的電流為多少?11.導線中的電流是1 A,導線的橫截面積為1 mm2.(1)在1

9、s內(nèi),有多少個電子通過導線的橫截面(電子電荷量e=1.610-19 C)?(2)自由電子的平均移動速率是多大(設導體每立方米內(nèi)有8.51028個自由電子)?(3)自由電子沿導線移動1 m,平均要多少時間?12.已知電子的電荷量為e,質量為m,氫原子的電子在原子核的靜電力吸引下做半徑為r的勻速圓周運動,則電子運動形成的等效電流大小為多少?參考答案自主探究1.電子2.電源導線導線3.穩(wěn)定4.大小方向5.強弱正電荷安培AI=合作探究【提出問題】問題1:電荷的定向移動形成電流.問題2:導體的兩端存在電勢差.問題3:導體兩端有電勢差.【要點提煉】一、電源1.電勢差2.電勢差持續(xù)的電流二、恒定電場問題:電

10、荷的分布是穩(wěn)定的,電場的分布也是穩(wěn)定的.【要點提煉】1.恒定電場2.靜電場同樣適用【合作探究】大小、方向都不隨時間變化三、恒定電流1.大小、方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流.2.用通過導體橫截面的電荷量q與通過這些電荷量所用時間t的比值來描述電流的強弱.【鞏固練習1】1.C2.相同相反3.1 A4.0.2 A和結論:電荷量電荷量時間【例題】解:設自由電子在導線內(nèi)定向移動的速率是v,取一段導線(如圖).導線左端的自由電子經(jīng)過時間t到達右端,自由電子從它的左端定向移動到右端所用的時間記為t,則這段導線的長度為vt,體積為vtS,質量為vtS.這段導線中的原子數(shù)為n=NA.可以認為銅導線中平均每

11、個銅原子貢獻一個自由電子(一般條件下銅可視作一價元素),則這段導線中的自由電子數(shù)目與銅原子的數(shù)目相等,也等于n.由于時間t內(nèi)這些電子全部通過右端橫截面,因此通過橫截面的電荷量是q=ne=NAe把這個式子代入I=,得I=從中解出v=代入數(shù)值后得v7.510-5 m/s.【合作探究】電子的定向移動速率與導線中電流的傳播速率不同.電子定向移動的速率約10-5 m/s,電子熱運動的平均速率約105 m/s,電流的傳播速率約3108 m/s.【鞏固練習2】1.B2.C3.3.2 A課堂檢測1.C解析:電源并不是產(chǎn)生電荷的裝置,它的作用是保持導體兩端有一定的電勢差,從而使電路中有持續(xù)的電流產(chǎn)生,故只有C項

12、正確.2.C解析:電場傳播的速率(或電流的傳導速率)等于光速,而電子無規(guī)則熱運動的速率,常溫下數(shù)量級為105 m/s,自由電子定向移動的速率數(shù)量級一般為10-5 m/s,所以C項正確.3.A解析:I= A=4.810-6 A.4.B解析:由I=知A項錯誤,B項正確;由I=nqSv得:v甲=v乙,所以C、D兩項錯誤.5.A解析:電子運動一周所需要的時間t= s=810-6 s,在圓形軌道上任取一橫截面,則在t時間內(nèi)整個環(huán)中運行電子的電荷量q=It=810-61010-3 C=810-8 C,則環(huán)中運行的電子數(shù)N=個=51011個.故A項正確.6.A解析:在運動方向假設有一橫截面,在時間t內(nèi)通過截面的電荷量Q=vtq.等效電流I=vq,故A項正確.7.D解析:正離子定向移動方向為電流方向,負離子定向移動方向和電流方向相反,正、負離子向相反方向移動,電流不能抵消,故A、B兩項錯誤.由于溶液內(nèi)的電流是正、負離子共同形成的,故C項錯誤,D項正確.8.B解析:設質子源與靶間的質子數(shù)為n,則I=,t=,則n=.9.D解析:假設電子定向移動的速率為v,那么在t秒內(nèi)通過導體橫截面的自由電子數(shù)相當于在體積vtS中的自由電子數(shù),而體積為vtS的銅的質量為vtS,摩爾數(shù)為,所以電荷量q=.因電流I=,于是得:v=.10.解析:10 s內(nèi)通過某一橫截面的電荷量是10 C,所以I=1 A.答案: