资源简介

(共43张PPT)
1　电源和电流
素养 目标定位
目标素养
1.通过设置电流形成的具体情境,了解电流的形成原因,知道电源的作用和导体中的恒定电场,形成正确的物理观念
2.通过电流的形成,理解恒定电流
3.知道电流的定义及单位、方向的规定
4.通过拓展学习,了解电流形成的微观解释
知识概览
课前 基础认知
一、电源
1.概念:能把电子从正极搬运到负极的装置。
2.作用:维持电路两端有一定的电压,使电路中保持持续的
电流。
微思考(1)如图所示,用导线连接两个分别带正、负电荷的导体A、B,导线中有无电流 为什么 如果有,这个电流能持续下去吗
提示:导体A、B之间有电势差,能形成电流,但不能持续下去。
(2)如图所示,如何让导线中保持持续的电流 电源起到了什么作用
提示:产生持续电流的条件是导体两端始终存在电势差;电源的作用就是移送电荷,保持导体两端的电势差。
二、恒定电流
1.恒定电场。
(1)定义:由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
(2)形成:导体A、B周围空间的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
(3)特点:任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化。
2.恒定电流。
大小和方向都不随时间变化的电流。
3.电流概念。
(1)概念:电荷的定向移动形成电流。
(2)物理意义:反映了电流的强弱程度。
(3)符号及单位:符号是 I ,单位是安培、毫安、微安。(单位符号分别是A、mA、μA)
(4)表达式: 。
(5)电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
微判断(1)恒定电场与静电场基本性质相同,但恒定电场不是静电场,其电荷分布稳定但仍在运动。(　　)
(2)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。(　　)
(3)电流既有大小,又有方向,是矢量。(　　)
(4)电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。
(　　)
(5)导体中的电流,实际是正电荷的定向移动形成的。(　　)
√
√
×
√
×
课堂 重难突破
一 对电源的理解
问题探究
探究:从能量转化的角度看电源是怎样实现能量转化的
提示:搬运电子的过程就是克服静电力做功的过程,从而将其他形式的能转化为电能。
从电子移动的角度看电源的作用是搬运电子,维持电源正、负极间有一定的电势差,从而保持电路中有持续电流。电源P在内部能把电子从正极A搬运到负极B,如图所示。
归纳总结
1.电源本质:在电源内部,将正电荷从负极搬运到正极(或者将负电荷从正极搬运到负极),从而将其他形式的能转化成电能。
2.电源的作用。
(1)从电荷转移的角度看,电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动。
(2)从能量转化的角度看,搬运电荷的过程是非静电力做功的过程,从而将其他形式的能转化为电能。
3.形成电流的三种电荷。
形成电流的三种电荷:自由电子、正离子和负离子。金属导体中定向移动的电荷是自由电子;电解液中定向移动的电荷是正离子和负离子;气体导电时定向移动的电荷包括自由电子、正离子和负离子。
典型例题
【例1】 下列关于电源的说法正确的是(　　)
A.电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有电压
B.电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电能的过程
C.电荷的移动形成电流
D.只要电路中有电源,电路中就会形成持续的电流
答案:B
解析:在电源内部,电源把电子由正极搬运到负极,这一过程要克服静电力做功,把其他形式的能转化为电能,故选项A错误,B正确。电荷的定向移动才形成电流,故选项C错误。电路中要形成持续的电流,既要有电源,电路又要闭合,两者缺一不可,故选项D错误。
有电源不一定得到持续的电流,要得到持续的电流需要同时满足两个条件:(1)电路中有电源;(2)电路还必须是闭合的,即必须用导体将电源连接起来。
二 恒定电流的理解及计算
问题探究
如图所示,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内通过细管某截面的正电荷为q1,通过此截面的负电荷为q2。
探究1:确定通过导电液体中电流的方向。
探究2:计算导电液体中电流的大小。
归纳总结
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,金属导体中自由移动的电荷是自由电子,故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
3.电流是标量:电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则。
4.电流的微观表达式。
(1)电流的微观表达式I=nqSv。
从微观角度看,电流的大小决定于自由电荷的数密度n、每个自由电荷的电荷量q、导体的横截面积S及自由电荷定向移动的速率v。
比较项 I=nqSv
公式性质 计算式 决定式
电流的意义 时间t内的平均电流 某时刻的瞬时电流
描述的角度 大量电荷定向移动的宏观表现 形成电流的微观实质
联系
(3)导体中自由电子的三种速率。
(1)电场传播速率(或电流传导速率):它等于光速,电路一旦接通,电源就以光速在电路中各处建立了电场,整个电路上的电子几乎同时受到静电力的作用做定向移动。
(2)自由电子无规则热运动的速率:其数量级约为105 m/s。
(3)自由电子定向移动的平均速率:其数量级约为10-5 m/s。
成果验收站
1.(多选)对电源的认识,下列说法正确的是(　　)
A.电源是为电路提供自由电荷的装置
B.电源的作用是保持导体两端有稳定的电势差
C.电源的作用是使绝缘体变成导体
D.电源使导体中的自由电子发生定向移动
答案:BD
解析:电源是将其他形式的能转化为电能的装置,凡是能提供电能的装置都可以作为电源,电源并不是提供电荷的装置,其作用是保持导体两端有稳定的电压,能使导体中形成电场,使导体内的自由电子受到静电力而定向移动起来,并不是使绝缘体变成导体,选项A、C错误,B、D正确。
2.存在电源的电路中,下列关于导线内部的电场的说法正确的是(　　)
A.导线内部的电场就是电源所形成的电场
B.在静电平衡时,导线内部的电场强度为零,而导线外部的电场强度不为零,所以导线内部的电场不是稳定的
C.因为导线处于电源的电场中,所以导线内部的电场强度处处为零
D.导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的,导线内的电荷处于平衡状态,电荷分布是稳定的,电场也是稳定的
答案:D
解析:导线内部的电场是电源和导线积累的电荷所形成的两部分电场的矢量和,稳定后不同于静电平衡(内部电场强度处处为零),而是电场强度大小恒定,方向与导线切线方向一致,是一种动态的平衡,选项A、B、C错误,D正确。
3.(多选)下列关于电流方向的说法正确的是(　　)
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
答案:BCD
解析:人们规定电流的方向与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反,选项A错误,B、D正确。金属导体中,自由电子的定向移动形成电流,故在金属导体中,电流的方向与自由电子定向移动的方向相反,选项C正确。
6.(多选)如图所示,将左边的细铜导线与右边的粗铜导线连接起来,已知粗铜导线的横截面积是细铜导线横截面积的两倍。在细铜导线上取一个截面A,在粗铜导线上取一个截面B,若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等,那么,通过这两个截面的
(　　)
A.电流相等
B.电流不相等
C.自由电子定向移动的速率相等
D.自由电子定向移动的速率不相等
答案:AD

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