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,第二章,恒定电流,1,电源和电流,第二章1电源和电流,学习目标,1.,了解电流的形成条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场,.,2.,理解电流的定义，知道电流的单位、方向的确定，会用公式,q,It,分析相关问题,.,3.,从微观的角度表示电流的大小,.,学习目标,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,内容索引,知识探究,1,知识探究1,一、电源,导学探究,有,A,、,B,两个导体，分别带正、负电荷,.,如果在它们之间连接一条导线,R,，如图,1,所示，导线,R,中的自由电子便会在静电力的作用下定向运动，,B,失去电子，,A,得到电子，周围电场迅速减弱，,A,、,B,之间的电势差很快就消失,.,怎样使,A,、,B,导体维持一定的电势差，使导线中保持持续的电流？,在,A,、,B,间接一电源,.,答案,图,1,一、电源导学探究有A、B两个导体，分别带正、负电荷.如果在它,知识梳理,1.,产生电流的条件：导体两端存在,.,形成持续电流条件：导体两端存在,.,2.,电源,(1),定义：能把,从正极搬运到负极的装置,.,(2),作用：维持电路两端有一定的,；使闭合电路中保持持续的,_,.,3.,恒定电场,(1),恒定电场：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,.,这种由稳定分布的电荷所产生的,的电场，叫恒定电场,.,(2),特点：任何位置的电荷分布和,都不随时间变化,.,电压,持续电压,电子,电势差,电流,电源、导线,稳定,电场强度,知识梳理1.产生电流的条件：导体两端存在,即学即用,判断下列说法的正误,.,(1),只要将导体置于电场中，导体内就有持续电流,.(,),(2),电源的作用是使闭合电路中有持续电流,.(,),(3),导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动,.(,),(4),恒定电流是由恒定电场产生的,.(,),即学即用判断下列说法的正误.,二、电流表达式,I,及电流的方向,导学探究,(1),电荷的定向移动形成电流，如何描述电流的强弱？,答案,利用单位时间内通过导体横截面的电荷量描述电流的强弱,.,(2),电流可能是正电荷或负电荷定向移动形成的，也可能是正、负电荷同时向相反的方向定向移动形成的，人们是如何规定电流方向的？,答案,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,.,二、电流表达式I 及电流的方向导学探究(1)电荷的定向移,1.,恒定电流：大小、,都不随时间变化的电流,.,2.,电流定义式：,I,_,或,q,，其中：,q,表示在时间,t,内通过导体横截面的,.,3.,单位：,，简称安，符号,，常用的单位还有毫安,(mA),、微安,(,A),，,1 A,mA,，,1 A,A.,4.,物理意义：反映了电流的,程度,.,知识梳理,方向,It,电荷量,安培,A,10,3,10,6,强弱,1.恒定电流：大小、都不随时间变,5.,电流的方向：规定,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方向,.,6.,电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用,I,时，,q,为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的,.,正电荷,相反,绝对值之和,5.电流的方向：规定 定向移动,即学即用,判断下列说法的正误,.,(1),根据,I,可知，,I,与,q,成正比,.(,),(2),电流既有大小，又有方向，是矢量,.(,),(3),单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大,.(,),(4),导体中的电流，实际是正电荷定向移动形成的,.(,),即学即用判断下列说法的正误.,三、电流的微观表达式,导学探究,如图,2,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,.,(1),AD,导体中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？,答案,图,2,nlS,nlSq,(2),这些电荷都通过横截面,D,所需的时间是多少？,(3),导体,AD,中的电流是多大？,答案,答案,三、电流的微观表达式导学探究如图2所示，AD表示粗细均匀的一,1.,电流的微观表达式：,I,nq,v,S,.,式中,n,为导体中单位体积内的,、,q,为每个自由电荷的,、,v,为自由电荷,速率，,S,为导体的横截面积,.,2.,三种速率的比较,(1),电子定向移动速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也是公式,I,neS,v,中的,v,，大小约为,10,5,m/s.,(2),电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为,m/s.,闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流,.,知识梳理,自由电荷数,电荷量,定向移动,310,8,1.电流的微观表达式：InqvS.式中n为导体中单位体积内,(3),电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为,10,5,m/s.,由于热运动向各个方向运动的机会,，故此运动不能形成电流,.,相等,(3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为10,判断下列说法的正误,.,(1),导体中自由电子定向移动的速率等于自由电子热运动的速率,.(,),(2),导体中自由电子定向移动的速率等于真空中的光速,c,.(,),(3),粗细不均匀的通电导线，电流处处相等，则越粗的位置，电子定向移动的速率越小,.(),即学即用,判断下列说法的正误.即学即用,2,题型探究,2题型探究,一、电流的理解和计算,1.,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,.,金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反,.,2.,电流的大小,(1),I,是电流的定义式，,I,nqS,v,是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关,.,(2),电解液中应用,I,计算电流时，,q,为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和,.,3.,电流是标量,电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则,.,一、电流的理解和计算,例,1,如图,3,所示，电解池内有一价的电解液，,t,s,内通过溶液内截面,S,的正离子数是,n,1,，负离子数是,n,2,，设元电荷为,e,，以下说法中正确的是,A.,当,n,1,n,2,时电流强度为零,答案,解析,图,3,例1如图3所示，电解池内有一价的电解液，t s内通过溶液内,正离子定向移动方向就是电流方向，负离子定向移动的反方向也是电流方向；有正、负离子反向经过同一截面时，,电流方向由,A,指向,B,，与正、负离子,的数量无关，,A,、,B,、,C,错误，,D,正确,.,正离子定向移动方向就是电流方向，负离子定向移动的反方向也是电,特别提醒,计算电流时，要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向移动,.,当正、负电荷都参与定向移动时，正、负电荷对电流的形成都有贡献,.,特别提醒计算电流时，要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或,针对训练,1,某电解池，如果在,1 s,内共有,5,10,18,个二价正离子和,1,10,19,个一价负离子通过面积为,0.1 m,2,的某截面，那么通过这个截面的电流是,A.0 B.0.8 A,C.1.6 A D.3.2 A,答案,解析,由题意，,1 s,内通过截面正离子的电荷量为,q,1,2,n,1,e,，负离子的电荷量绝对值为,q,2,n,2,e,，,将,n,1,5,10,18,个，,n,2,1,10,19,个，,e,1.6,10,19,C,代入解得,I,3.2 A.,故选,D.,针对训练1某电解池，如果在1 s内共有51018个二价正,二、电流的微观表达式,1.,I,nq,v,S,为电流的微观表达式，从微观上看，电流决定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、定向移动的速率大小，还与导体的横截面积有关,.,若已知单位长度的自由电荷数为,n,，则电流的微观表达式为,I,nq,v,.,2.,公式,I,nq,v,S,中的,v,表示电荷定向移动的速率,.,自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率，电流是电子在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的,.,二、电流的微观表达式,例,2,导线中的电流是,1 A,，导线的横截面积为,1 mm,2,.,(1),在,1 s,内，有多少个电子通过导线的横截面,(,电子电荷量,e,1.6,10,19,C)?,答案,解析,6.25,10,18,个,(2),自由电子的平均移动速率是多大,(,设导体每立方米内有,8.5,10,28,个自由电子,)?,答案,解析,7.35,10,5,m/s,由公式,I,neS,v,，得,例2导线中的电流是1 A，导线的横截面积为1 mm2.答案,(3),自由电子沿导线移动,1 m,，平均要多少时间？,答案,解析,3.78 h,沿导线移动,1 m,需用时,(3)自由电子沿导线移动1 m，平均要多少时间？答案解析3.,针对训练,2,铜的摩尔质量为,m,，密度为,，每摩尔铜原子有,n,个自由电子，每个自由电子的电荷量为,e,，今有一根横截面积为,S,的铜导线，通过电流为,I,时，电子定向移动的平均速率为,答案,解析,设电子定向移动的速率为,v,，那么在,t,秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积,v,t,S,中的自由电子数，而体积为,v,tS,的铜的质量为,v,tS,，摩尔数为,自由电子数为,所以电荷量,由,针对训练2铜的摩尔质量为m，密度为，每摩尔铜原子有n个自,达标检测,3,达标检测3,1.,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,1,2,3,4,答案,解析,1.关于电源的以下说法，正确的是1234 答案解析,1,2,3,4,电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差，外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动；在电源内部，需要将电子由正极不断地搬运到负极，故,A,错，,B,对,.,电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故,C,错,.,电源是对电路提供能量的装置，故,D,错,.,1234电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差，外电路中自,2.,电路中有一电阻，通过电阻的电流为,5 A,，当通电,5,分钟时，通过电阻横截面的电子数为,A.1 500,个,B.9.375,10,19,个,C.9.375,10,21,个,D.9.375,10,20,个,1,2,3,4,答案,解析,2.电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A，当通电5分钟时，,3.,如图,4,所示，一根横截面积为,S,的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷量为,q,，当此棒沿轴线方向做速度为,v,的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为,答案,解析,t,s,内棒通过的长度,l,v,t,，总电荷量,Q,ql,q,v,t,.,由,故选项,A,正确,.,1,2,3,4,图,4,3.如图4所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的,1,2,3,4,4.,一根铜导线的横截面积为,2 mm,2,，其中的自由电子密度为,8.5,10,28,个,/m,3,，当此铜导线通过,2 A,的电流时，求：,(1)1 s,内有多少个电子通过铜导线的横截面？,(,电子电荷量,e,1.6,10,19,C),答案,解析,1.25,10,19,个,1 s,内通过铜导线横截面的电荷量,q,It,2 C,所以,1 s,内通过铜导线横截面的电子数,n,1.25,10,19,个,12344.一根铜导线的横截面积为2 mm2，其中的自由电子,1,2,3,4,(2),电子定向移动的速率多大？,答案,解析,7.35,10,5,m
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