高中物理 1电源和电流课件 新人教版选修3-1.ppt

1 电源和电流 一 电源1 电源的定义电源是不断把从正极搬运到负极从而维持正负极之间一定电势差的装置 2 电源的作用 1 从电荷移动角度看电源的作用就是移送电荷 维持电源正 负极间有一定的 从而保持电路中有持续电流 电源在内部能把从正极A搬运到负极B 如右图所示 负电荷 电势差 电子 2 从能量转化的角度看搬运电荷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 二 恒定电流1 恒定电场 1 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 2 特点 任何位置的都不随时间发生变化 电能 电场强度 电源 导线 2 恒定电流 1 定义 大小 都不随时间变化的电流叫恒定电流 2 大小 是单位时间内通过导体横截面的电荷量 表示电流强弱程度的物理量 方向 其中 I表示电流 q表示在时间t内通过导体横截面的 4 单位 符号A 其他单位 毫安 mA 微安 A 1A 103mA 106 A 5 方向 规定定向移动的方向为电流方向 即电流方向与负电荷定向移动的方向相反 6 测量电流的仪器 电荷量 正电荷 电流表 安培 1 对电流及电流的形成条件进一步的理解 1 电流的形成条件 产生电流的条件 导体两端有电压 形成持续电流的条件 导体两端有持续电压 电源的作用 电源在电路中起着提供持续电压的作用 在外电路中 导体中的自由电子从电源负极移向电源正极 而电源再把电子通过电源内部从正极搬运到负极 使电源正 负极始终保持一定的电势差 从而产生持续的电流 特别提醒 计算电流时 首先分清形成电流的自由电荷的种类 对金属来讲 是自由电子的定向移动 电荷量q为通过横截面的自由电子的电荷量 对电解液来讲 是正 负离子同时向相反方向定向移动 电荷量q为正 负离子电荷量绝对值之和 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 某电解槽的横截面积为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 1A 2 2A 2 电流强度的微观表达式 1 建立模型如右图所示 AD表示粗细均匀的一段导体 长为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 AD表示粗细均匀的一段导体 长为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 3 结论由此可见 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 定向移动速率的大小 还与导体的横截面积有关 答案 AC 3 三种不同速率的比较 1 三种速率 电场的传导速率等于光速 电子定向移动速率 其大小与电流有关 电子热运动速率 其大小与温度有关 2 三种速率对比 以下说法正确的是 A 自由电子定向移动速率就是电子热运动速率B 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C 电场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 解析 电流的传导速率等于光速 而电子定向移动速率很小 C不对 电子定向移动速率是在电子以较大速率无规则热运动的基础上附加的一个很小的速率 A不对 B对 自由电子定向移动时仍在无规则的热运动 D不对 答案 B No 4疑难解释 1 电荷只要移动就一定能形成电流吗 提示 不一定 只有电荷在电场力的作用下形成的定向移动才能够形成电流 例如没有放在电场中的导体其中的自由电荷在做无规则热运动 其大量自由电荷向各个方向运动的机会均等 这样不能形成电流 2 有电源是否一定会得到持续的电流吗 一个电路要形成持续电流需具备什么条件 提示 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 所以只有电源 电路不闭合也不会有持续电流 关于电源以下说法正确的是 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 电源的作用就是将其他形式的能转化为电能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 解析 电源的作用是维持正 负极之间恒定的电势差 这需要电源不断地将负电荷向负极聚集 将正电荷向正极聚集 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 需要将正极上的电子搬运到负极 维持电势差不变 故A错 从能量角度来看 电源在搬运电荷的过程中 需要克服电场力做功 将其他形式的能转化为电能 B对 电路中有电流不仅需要电源 还需要电路是闭合的 故C错 电源是对电路提供能量的装置 故D错 答案 B 跟踪发散 1 1 关于电流 下列说法正确的是 A 通过导体横截面的电荷量越多 电流越大B 电子运动速率越大 电流越大C 单位时间内通过导体横截面的电荷量越多 导体中的电流就越大D 因为电流有方向 所以电流是矢量 答案 C 已知电子的电荷量为e 质量为m 氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动 则电子运动形成的等效电流大小为多少 反思总结 对于等效电流的求解问题 一定要找出一段时间内通过某一横截面的电荷量 才能运用电流的定义式求出电流的大小 本题的难点就是确定通过某一横截面的电荷量和时间 跟踪发散 2 1 如果导线中的电流为1mA 那么1s内通过导体横截面的自由电子数是多少 若 220V 60W 的白炽灯正常发光时的电流为273mA 则20s内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个 答案 6 25 1015个3 4 1019个 1 关于电流的概念 下列说法中正确的有 A 导体中有电荷运动就形成电流B 电流是一个矢量 其方向就是正电荷定向运动的方向C 在国际单位制中 电流是一个基本物理量 其单位安培是基本单位D 对于导体 只要其两端电势差为零 电流也必为零 解析 导体中有大量的自由电子 总在不停地做无规则运动 没有定向运动 在一段时间t内 通过导体某一截面的电荷是双向的 其数值又是相等的 电流为零 故A错 电流是一个标量 因为其运算不符合矢量运算法则 为了便于研究电流 人们规定正电荷定向运动的方向为电流的方向 以区别于负电荷的定向运动 故B错 在国际单位制中 共有七个基本量 电流是其中之一 故C正确 对于导体 其两端电势差为零时 导体内无电场 自由电子不能定向运动 故电流为零 D正确 答案 CD 答案 D 3 将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来 已知截面积S铝 2S铜 在铜导线上取一截面A 在铝导线上取一截面B 若在1s内垂直地通过它们的电子数相等 那么 通过这两截面的电流的大小关系是 A IA IBB IA 2IBC IB 2IAD 不能确定 答案 A 4 如右图所示为一磁流体发电机的示意图 A B是平行正对的金属板 等离子体 电离的气体 由自由电子和阳离子构成 整体呈电中性 从左侧进入 若在t时间内有n个自由电子落在B板上 相等电荷量的阳离子落在A板上 则R中的电流大小及方向为 答案 A 5 如图所示 有一个电子射线管 阴极射线管 当从阴极射出的电子 形成的电流为5 6 A时 每秒钟从阴极发射出的电子数目为多少 已知e 1 60 10 19C 答案 3 5 1013个