物理：3.1电流 课件（鲁科版选修3-1）

欢迎进入物理课堂 第1节电流 课标定位 第1节电流 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 课前自主学案 一 电流的形成1 形成电流的条件 1 回路中存在 2 导体两端有 2 导体中形成持续电流的条件 自由电荷 电压 思考感悟1 照相机的闪光灯工作时为什么只是闪亮一下 而不像手电筒那样会持续地发光呢 提示 照相机闪光灯上没有持续的电压 二 电流的速度1 电流的速度是 的传播速度 它等于光速3 0 108m s 2 电子热运动的平均速率 是构成导体的电子在不停的做无规则热运动 常温下电子热运动的平均速率数量级为 m s 3 电子定向移动速率 自由电子在电场的作用下做整体的定向移动 其移动速度相当慢 数量级大约是 m s 电场 105 10 5 三 电流的方向规定 定向移动的方向 1 金属内部的电流方向跟负电荷定向移动的方向 2 外电路中 电流总是从电源 极流向电源 极 正电荷 相反 正 负 四 电流的大小和单位1 定义 电荷定向移动时 在 内通过导体 的电荷量称为电流 2 定义式 I 3 单位 常用单位还有 和 换算关系 1A mA A 单位时间 任一横截面 安培 mA A 103 106 思考感悟2 电流是有大小和方向的物理量 电流是矢量吗 提示 不是 电流的计算不满足平行四边形定则 核心要点突破 一 电流形成条件及三种速率的理解1 电流的形成条件 1 回路中存在自由电荷 是形成电流的条件 金属导体的原子核对电子的束缚能力较弱 电子很容易挣脱原子核的束缚而成为自由电子 故金属导体中存在大量的自由电荷 橡胶等绝缘体内 原子核对电子的束缚能力较强 很少有电子能够挣脱而成为自由电子 故通常情况下 绝缘体中有极少量的自由电荷 电解液中的正 负离子 2 电压也是导体中形成电流的条件电场对电荷有力的作用 例如 有A B两个导体分别带正 负电荷 A B A B导体间存在电势差UAB A B 当A B间用一导线连接时 导线中的自由电子会在电场力的作用下运动 如图3 1 1甲所示 形成电流 图3 1 1 3 导体两端有持续电压是导体中形成持续电流的条件在图3 1 1甲中 A B的电荷将很快中和 电势差变为零 电场随之消失 电流也停止了 如图乙所示 而用电设备必须有持续电流才能正常工作 例如 手电筒的照明 电动机的转动等 都需要持续电流 为了获得持续电流 必须想办法维持导体两端的电压 干电池 蓄电池 发电机等电源提供的就是持续电压 导体两端有了持续电压 导体中的自由电子就会在电场力的持续作用下形成持续不断的电流 2 电路中三种速率的比较 特别提醒 电荷定向移动的速率很小 当电路闭合后 并不是电荷瞬间从电源运动到用电器 而是瞬间在系统中形成电场 使导体中所有自由电荷同时定向移动形成电流 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 在导体中有电流通过时 下列说法正确的是 电子定向移动速率很小 电子定向移动速率即是电场传导速率 电子定向移动速率是电子热运动速率 在金属导体中 自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动A B C D 解析 选D 电子定向移动的速率很小 数量级为10 5m s 自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了很小的定向移动 故 正确 电场的传导速率为光速c 3 108m s 无规则热运动速率的数量级为105m s 故 错误 故选D 2 对I nqSv的理解公式I nqSv是电流的决定式 从微观的角度对电流的形成做了解释 公式推导如下 如图3 1 2所示 AD表示粗细均匀的一图3 1 2段导体l 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 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 2011年福建三明高二检测 在示波管中 电子枪2s发射了6 1013个电子 则示波管中电流的大小为 A 4 8 10 6AB 3 10 13AC 9 6 10 16AD 3 10 6A 以下说法正确的是 A 只要有可以自由移动的电荷 就能存在持续电流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 电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率D 在金属导体内当自由电子定向移动时 它们的热运动就消失了 课堂互动讲练 精讲精析 要有持续电流必须有电压 A不对 导体中形成电流其原因是在导体两端加上电压 于是在导体内形成了电场 B正确 电流的传导速率等于光速 电子定向移动的速率很小 C不对 在形成电流时电子定向移动 并不是热运动消失了 其实电子仍然做无规则的热运动 D不对 答案 B 方法总结 电流的形成中 导体中有自由移动的电荷是内因 电压则是形成电流的外因 1 在金属导体中 若10s内通过横截面的电荷量为10C 则导体中的电流I A 2 某电解液横截面积为0 5m2 若10s内沿相反方向通过横截面的正 负离子的电荷量均为10C 则电解液中的电流I A 答案 1 1 2 2 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 nSv t nv t I t e I t SeA B C D 思路点拨 电子数等于总电荷量除以每个电子的电荷量 所以求出通过截面的电荷量 即可求出电子数 而电荷量q It 单位体积内的电子数已知 只要求出 t时间内有多少体积的电子通过截面 即可求出电子数 自主解答 1 根据电流的定义式 可知在 t内通过导线截面的电荷量q I t 所以在这段时间内通过的自由电子数为N q e I t e 2 自由电子定向移动的速率是v 因此在时间 t内 位于以截面S为底 长l v t的这段导线内的自由电子都能通过截面 这段导线的体积V Sl Sv t 所以 t内通过截面S的自由电子数为N nV nSv t 所以A正确 答案 A 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全