资源简介 (共26张PPT)第十一章 电路及其应用1.电源和电流c导入新课1、结合所学知识解释:视频中的闪电分别是怎样形成的?2、观察对比:两种闪电有什么不同?原因是什么?交流讨论一、电源对比观看水流和电流形成的动画演示视频(1)水流形成的原因是什么?(2)类比水流的形成,再结合观看的闪电视频,思考电流形成的原因。一、电源有压力差,在压力差的作用下,水形成定向流动导体两端有电势差,形成电场,自由电荷在电场力的作用下发生定向移动(3)水流形成视频中靠什么在水管中形成了稳定的水流?它的作用是什么?试从能量角度分析其作用。(4)电流形成视频中靠什么在电路中形成了稳定的电流?它的作用是什么?试从能量角度分析其作用。一、电源抽水机 给水管中提供稳定的压力差 给水流提供了重力势能电源(干电池) 给导体两端提供电势差,使电路中形成稳定的电流 给自由电子提供了电势能1.导体两端存在电势差,形成电场,自由电荷在电场力的作用下发生定向移动,形成电流。梳理深化2.电源:能把自由电子从正极搬到负极的装置。3.电源的作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流。一、电源【例1】以下说法正确的是( )A.只要有可以自由移动的电荷,就存在持续电流B.金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的C.任何物体,只要其两端电势差不为零,就有电流存在D.导体中电荷运动就形成了电流B一、电源巩固提升练习1、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. 电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量B一、电源交流讨论二、恒定电流1、在有电源的电路中,导线内部的电场强度有何特点?--+A+++++++___B_____P假设在电源正、负极之间连一根导线二、恒定电流2、在有电源的电路中,导线内部的电场强度有何特点?红色方框处的导线内电场分布,如图一;电子在电场力作用下向M端聚集,如图二;形成垂直于导线方向的反向电场,如图三;导线内很快形成沿导线方向的稳定电场,如图四。图一图二图三图四二、恒定电流3、根据预习及之前所学,在考虑与不动粒子碰撞的情况下,自由电子在恒定电场将做怎样的运动?在恒定电场的作用下,导体中的自由电荷做定向运动,在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞,碰撞阻碍了自由电荷的定向运动,结果是大量自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。梳理深化二、恒定电流1.恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流。2.电流:(1)物理意义:表示电流的强弱程度。(2)公式:(3)单位:国际单位 安培(A) 1A=1C/s;常用单位:毫安(mA)、微安(μA)(4)方向:正电荷定向移动的方向 注:电流是标量二、恒定电流【提醒】(1)适用于任何电荷定向移动形成的电流。(2)在金属导体中,电流方向与自由电荷(电子)定向移动的方向相反。(3)在电解液中,电流方向与正离子定向移动的方向相同,与负离子定向移动的方向相反。导电时,是正、负离子向相反方向定向移动形成电流,电荷量q表示通过横截面的正、负离子电荷量的绝对值之和。【例2】某电解质溶液,如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面,那么通过电解质溶液的电流是多大?巩固提升二、恒定电流 解析:1s内通过横截面正离子的电荷量为q1=2n1e,负离子的电荷量绝对值为q2=n2e,则电流为将n1=5×1018个,n2=1×1019个,e=1.6×10-19C 代入解得,I=3.2A。练习2、(多选)下列关于电流方向的说法中,正确的是( )A.电流的方向就是自由电荷定向移动的方向B.电流的方向就是正电荷定向移动的方向C.在金属导体中,电流的方向与自由电子定向移动的方向相反D.在电解液中,电流的方向与正离子定向移动的方向相同BCD二、恒定电流交流讨论三、电流的微观解释一段粗细均匀的导体AB长为l,两端加一定的电压,自由电荷定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷量为q。(1)这段导体中有多少个自由电荷 总电荷量是多少 结合本节课的“拓展学习”部分,思考并回答以下问题:这段导体中的自由电荷数总电荷量交流讨论三、电流的微观解释一段粗细均匀的导体AB长为l,两端加一定的电压,自由电荷定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷量为q。(2)这些电荷都通过横截面B所需的时间是多少 结合本节课的“拓展学习”部分,思考并回答以下问题:交流讨论三、电流的微观解释一段粗细均匀的导体AB长为l,两端加一定的电压,自由电荷定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷量为q。(3)这段导体中的电流是多大 微元思想结合本节课的“拓展学习”部分,思考并回答以下问题:三、电流的微观解释根据课本及以上结论回答:1、三个速率各是多少?电子定向移动的速率约10-4m/s,电子热运动的平均速率105m/s,电场的传播速率3×108m/s。2、为什么闭合开关的瞬间,电路中各处几乎同时形成电流?闭合开关的瞬间,电路中的各个位置以光速迅速建立了电场。随着电场的建立,电路中各处的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动,整个电路也就几乎同时形成了电流。梳理深化三、电流的微观解释1.金属导体中电流的微观计算式:其中,n为单位体积内自由电荷数目S 为导体横截面积v为电荷定向移动速率q为每个自由电荷的电量。2.分清三种速率:(1)电流传导速率等于光速,电路一接通,导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流。(对整体而言)(2)电子定向移动速率,其大小与电流有关,一般每秒为10-4m的数量级。(对每个电子而言)(3)电子热运动速率,任何微观粒子都做无规则运动,其速度与温度有关,通常情况为每秒105m。三、电流的微观解释【例3】有一条横截面积S=1 mm2的铜导线,通过的电流I=1 A,已知铜的ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19 C,求铜导线中自由电子定向移动的速率。可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。巩固提升三、电流的微观解释解析:设自由电子在导线内定向移动的速率是v。取一段导线,自由电子从它的左端定向移动到右端的时间为t,则这段导线的长度为vt,体积为vtS,质量为ρvtS,则这段导线中的原子数为【例3】有一条横截面积S=1 mm2的铜导线,通过的电流I=1 A,已知铜的ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19 C,求铜导线中自由电子定向移动的速率。可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。巩固提升三、电流的微观解释则这段导线中的自由电子数也为n,t 时间内通过导体横截面的电荷量是把这个式子代入 ,得解得练习3、一段粗细均匀的导线的横截面积为S,导线内自由电子的电荷量为e,导线单位长度内自由电子数为n,自由电子做无规则运动的速率为v,单位时间内通过某一横截面的自由电子数为N。则导线中的电流为( )A.neSv B.nevC.N D.NeD三、电流的微观解释课堂小结生活中一些常见的电流:课外拓展电子手表 1.5~2μA 空调 5~10A白炽灯泡 200mA 高压电 200A手机 100mA 闪电 20000~200000A人体对电流的反应:8~10mA 手摆脱电极已感到困难,有剧痛感(手指关节)20~25mA 手迅速麻痹,不能自动摆脱电极,呼吸困难50~80mA 呼吸困难,心房开始震颤90~100mA 呼吸麻痹,三秒钟后心脏开始麻痹,停止跳动 展开更多...... 收起↑ 资源预览