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1,电源和电流,1.,了解电流的形成，知道电源的作用和导体中的恒定电场。,2.,知道电流的定义、单位、方向的规定，理解恒定电流。,3.,理解电流形成的微观实质,。,重点：,1.,电源的概念和作用的理解。,2.,电流的概念及产生原因。,3.,电流计算式 的理解和应用。,难点：,1.,电源作用的理解。,2.,电流的形成及计算。,一、电源,1.,电荷的移动与电流的形成,如图所示，,A,、,B,分别带正、负电荷，如果在它们之间连接一条,导线,R,，导线,R,中自由电子会在静电力的作用下定向移动，电子,移动方向为,_(,选填“,AB”,或“,BA”),，导线中瞬间电流,方向为,_(,选填“,AB”,或“,BA”),。,BA,AB,2.,电子,电势差,持续电流,【,想一想,】,如何使电路中存在持续电流？,提示：,首先保持电路闭合，其次是电路中接有电源，保持电路存在一定的电势差。,二、恒定电场,1.,定义,由电路中稳定分布的,_,所产生的稳定的电场。,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,_,都不随时间发生变化。,电荷,电源,导线,电荷分布,电场强度,【,判一判,】,(1),恒定电场就是静电场，两者没有区别。,(),(2),恒定电场与静电场的基本性质相同。,(),(3),静电场中的电势、电势差与电场强度的关系，在恒定电场,中同样适用。,(),提示：,静电场由静电荷产生，恒定电场由电路中电源、导线等电路元件所积累的电荷产生，两者不尽相同，,(1),错。恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，这与静电场的性质完全相同。静电场中的电势、电势差与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用。,(2),、,(3),正确。,三、恒定电流,1.,电流,(1),概念,:,电荷的,_,形成电流。,(2),物理意义：反映了电流的,_,程度。,(3),符号及单位,:,用符号,_,表示,单位是,_,符号为,_,。,(4),表达式：,_,。,(5),电流的方向,:,规定,_,定向移动的方向为电流的方向,负电荷定向移动的方向为电流的,_,。,定向移动,强弱,安培,反方向,A,正电荷,I,2.,恒定电流,(1),概念：,_,、,_,都不随时间变化的电流。,(2),形成：恒定电场使自由电荷定向移动速率,_,，自由电荷与,导体内不动的粒子碰撞,阻碍自由电荷定向移动，使自由电荷速,率,_,最终表现为自由电荷,_,不变。,大小,方向,增加,减小,平均速率,【,判一判,】,(1),电流既有大小，又有方向，是矢量。,(),(2),电流的方向与电荷定向移动的方向相同。,(),(3),恒定电流的大小、方向均不变。,(),提示：,电流是标量，,(1),错；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，,(2),错；恒定电流指电流不随时间发生变化，也就是说电流的大小和方向恒定不变，,(3),对。,对电流的理解,【,探究导引,】,人走夜路时经常用手电筒来照明，请思考以下问题：,(1),为何必须合上电门，手电筒才发光？,(2),若没有安装电池，合上电门，手电筒发光吗？,(3),电路中存在持续电流的条件是什么？,【,要点整合,】,1.,电流的形成,电荷的定向移动形成电流。电荷定向移动的动力来源于导体中的自由电荷受到的电场力。,2.,形成电流的两个条件,电路中有电源且电路闭合。,3.,电流的方向,(1),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),金属导体中自由移动的电荷是自由电子，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。,4.,电流的大小,(1),定义式,:,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。,(2),两点说明：,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 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。,q=It,是 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。,5.,电流是标量,电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢,量而是标量。,【,特别提醒,】,(1),公式 中,q,是时间,t,内通过某横截面的电荷,量，不是单位横截面的电荷量。,(2),用公式 计算电流大小时，只需代入电荷量的绝对值，且,q,要与时间,t,相对应。,【,典例,1】,如图所示的电解槽中，如果,在,4 s,内各有,8 C,的正、负电荷通过面,积为,0.8 m,2,的横截面,AB,，那么：,(1),正、负离子定向移动的方向如何？,(2),电解槽中的电流方向如何？,(3)4 s,内通过横截面,AB,的电量为多少？,(4),电解槽中的电流为多大？,【,思路点拨,】,解答本题要把握以下三点：,【,规范解答,】,(1),电源与电解槽中的两极相连后，左侧电极电势,高于右侧电极，电极之间电场方向由左指向右，故正离子向右,移动，负离子向左移动。,(2),电解槽中的电流方向向右。,(3)8 C,的正电荷向右通过横截面,AB,，而,8 C,的负电荷向左通过该,横截面，相当于又有,8 C,正电荷向右通过横截面，故,4 s,内通过,横截面,AB,的电量为,16 C,。,(4),电流强度大小,答案：,(1),正离子向右移动 负离子向左移动,(2),向右,(3)16 C (4)4 A,【,互动探究,】,例题中电路的导线横截面上，单位时间内通过的自由电子数是多少？,【,解析,】,t,时间内通过导线横截面的电量为,q=It,故单位时间内通过导线横截面的自由电子个数,答案：,2.5,10,19,个,【,总结提升,】,应用 求解电流的技巧,计算电流时，要分清形成电流的自由电荷的种类：,(1),对于金属导体，是自由电子的定向移动形成的，电荷量,q,是通过导体横截面的自由电子的电量。,(2),对于电解液，是正、负离子同时向相反的方向定向移动，电荷量,q,为正、负离子电荷量的绝对值之和。,【,变式备选,】,关于电流的方向，下列说法中正确的是,(),A.,电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端,B.,电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端,C.,电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同,D.,电容器充电时，电流从负极板流出，流入正极板,【,解析,】,选,A,、,D,。在电源的外部电路中，电流从电源正极流向负极，在电源的内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势。所以,A,正确，,B,错误。电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，,C,错误。电容器充电时，电子流入负极板，所以电流从负极板流出，流入正极板，,D,正确。,电流的微观表达式,【,探究导引,】,自由电荷在导体中做定向移动形成电流,那么电流的强弱与自由电荷做定向移动的快慢是否有关呢？请思考以下问题,:,(1),金属导体中自由电子的定向移动速率与电流的传导速率相同吗？,(2),金属导体中电流强弱与自由电子的运动速率有关吗？,【,要点整合,】,1.,建立模型,如图所示，,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,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,，每个自由电荷的电荷量为,q,。,2.,理论推导,AD,导体中的自由电荷总数：,N=n,l,S,。,总电荷量,Q=Nq=n,l,Sq,。,所有这些电荷都通过横截面,D,所需要的时间：,根据公式,q=It,可得：,导体,AD,中的电流：,3.,结论,由此可见，从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由,电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小，还与,导体的横截面积有关。,【,特别提醒,】,使用公式,I=nqSv,讨论问题时，要注意以下两点：,(1),要正确理解式中各物理量的意义，各个物理量都要用国际单位。,(2),由该式不难理解，导体横截面积大的位置，电荷运动速率较慢。,【,典例,2】,横截面积为,S,的导线中通有电流,I,，已知导线每单位,体积中有,n,个自由电子，每个自由电子的电荷量是,e,，自由电子,定向移动的速率是,v,，则在时间,t,内通过导线横截面的电子数,是,(),A.nSvt B.nvt,【,思路点拨,】,该题应用两种思路求解：,根据电流的定义求解；,根据电流形成的微观原因求解。,【,规范解答,】,(1),根据电流的定义求解：由电流的计算式 可,知，在时间,t,内通过导线横截面的电荷量,q=It,所以在这段,时间内通过的自由电子数为,C,对，,D,错。,(2),根据电流形成的微观原因求解：设自由电子定向移动的速率,是,v,，因此在时间,t,内，位于横截面积为,S,、长,L=vt,的这段导,线内的自由电子都能通过横截面，这段导线的体积,V=SL=Svt,，,所以在时间,t,内通过横截面,S,的自由电子数为,N=nV=nSvt,，,A,对，,B,错。,答案：,A,、,C,【,总结提升,】,求解电流的两种方法,(1),根据电流的定义：,但是对于电量要注意理解，当导体中有正负两种电荷同时向相,反的方向定向移动时，公式中的电量应该是两种电量的绝对值,之和，即,q=,q,1,+,q,2,。,(2),根据电流的微观表达式：,I=nvqS,正确理解公式中各量的意义，,n,表示导体中单位体积内的自由电,荷数，,v,表示自由电荷定向移动速率，,q,表示自由电荷的电量，,S,表示导体的横截面积。,【,变式训练,】,以下说法正确的是,(),A.,导体中的电流是正电荷的定向移动形成的,B.,电荷定向移动的速率等于电流的传导速率,C.,单位时间内通过导体横截面的电荷量越大电流越大,D.,导体中横截面积越大的地方运动电荷的平均速率越小,【,解析,】,选,C,、,D,。导体中的电流是电荷的定向移动形成的，,正、负电荷都能形成电流，,A,错。电荷定向移动的速率远小于电,流的传导速率，,B,错。由 知，电流等于单位时间内通过导体,横截面的电量，,C,对。由,I=nqSv,知，导体中横截面积,S,越大的地,方，运动电荷的平均速率,v,越小，,D,对。,【,温馨提示,】,电流的形成离不开电势差与电场，有些题目常对电流、电势差、电阻、电场强度等知识进行综合考查。,【,典例,】,如图，验电器,A,带负电，验电,器,B,不带电，用导体棒连接,A,、,B,的瞬间，,下列叙述中错误的是,(),A.,有瞬时电流形成，方向由,A,到,B,B.A,、,B,两端的电势不相等,C.,导体棒内的电场强度不等于零,D.,导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动,考查内容,电流与电势、电场强度的综合问题,【,思路点拨,】,解答本题时应明确以下两点：,【,规范解答,】,选,A,。,A,、,B,两个验电器，,A,带负电，在,A,验电器周围存在指向,A,的电场，故,B,端所在处的电势,B,应高于,A,端电势,A,；导体棒中的自由电荷在电场力的作用下，发生定向移动，由于导体棒中的自由电荷为电子，故移动方向由,A,指向,B,，电流方向应由,B,到,A,。,金属导体导电时涉及的几种速率,1.,三种速率概念,(1),电子定向移动的速率：电子在金属导体中的平均运动速率。,(2),电流的传导速率：电流在导体中的传导速率。,(3),电子热运动的速率,:,自由电子在导体内做无规则热运动的速率。,2.,三种速率的比较,【,案例展示,】,(2012,聊城高二检测,),下列关于电流的说法中，正确的是,(),A.,金属导体中，电流的传导速率就是自由电子定向移动的速率,B.,导体两端电势差增大时，电流增大，电流的传导速率也增大,C.,电路接通后，自由电子由电源出发只要经过一个极短的时间就能到达用电器,D.,通电金属导体中，电流的传导速率比自由电子的定向移动速率大得多,【,规范解答,】,选,D,。电荷的定向移动形成电流，电流在金属导体中的传导速率等于光速，而
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