2019高中物理 第一章 电流 1.5 电流和电源课件 新人教版选修1 -1.ppt

五 电流和电源 读一读 辨一辨 一 电流阅读教材第16页第1 2自然段和 电流 部分 了解人们对电流认识的发展历程 知道电流的方向及求法 1 哪位科学家发明了最早的直流电源 电堆 答案 伏打 2 电流是怎样形成的 电流的方向是怎样规定的 答案 电荷的定向移动形成电流 习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 与负电荷定向移动的方向相反 3 在电源外部的电路中 电流从电源的正极流向负极 读一读 辨一辨 4 什么是电流 电流的公式及单位是什么 答案 用通过导体横截面的电荷量Q跟通过这些电荷量所用时间t的比值来描述电流的强弱 单位 安培 简称安 国际符号A 1毫安 mA 10 3A 1微安 A 10 6A 读一读 辨一辨 二 电源和电动势阅读教材第17页 电源和电动势 部分 了解闭合电路的组成 电源在电路中所起的作用 电动势的单位等 1 一个闭合电路的组成包含哪些元件 答案 电源 开关 用电器和导线 2 电源在电路中起什么作用 答案 1 保持导体上有持续电压 2 将其他形式的能转化为电能 提供给用电器使用 读一读 辨一辨 3 电动势 1 大小 电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压 2 决定因素 电源的电动势是由电源本身的性质决定的 它表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小 3 符号及单位 电动势的符号是E 单位与电压的单位相同 也是伏特 读一读 辨一辨 1 思考辨析 1 电源是把其他形式的能转化为电能的装置 解析 电源的作用就是把其他形式的能转化为电能 提供给用电器使用 答案 2 电源两极间的电压就是电源的电动势 解析 电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压 当电源接入电路时 两极间的电压与电动势不相等 答案 3 通过导体横截面的电荷量越多 导体中的电流就越大 解析 根据电流的定义式I 电流还与通过电荷量Q所用的时间有关 答案 读一读 辨一辨 4 金属导体中的自由电荷是电子 电流的方向为电子定向移动的反方向 解析 电流的方向规定为正电荷定向移动的方向 与负电荷定向移动的方向相反 电子带负电 故电流的方向与电子定向移动的方向相反 答案 读一读 辨一辨 2 探究讨论 1 什么条件下电荷才能做定向移动呢 答案 把导体两端分别接到电源的两极上 导体两端就有了电压 这时导体中也有了电场 导体中的自由电荷在电场的作用下发生定向移动 形成电流 2 用毛线将干电池和小灯泡接成闭合回路 小灯泡亮吗 若去掉干电池 用导线把小灯泡正负极相连呢 想想为什么 答案 中小灯泡不亮 原因是小灯泡中没有电流通过 因为毛线中无自由电荷 不导电 中灯泡不亮是因为电路中无电源 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 探究一对电流的理解电解液导电时 电解液中的自由电荷既有正电荷 也有负电荷 计算电流时 电荷量是用正电荷的电荷量 还是负电荷的电荷量 根据I 能不能说电流与Q成正比 与t成反比 要点提示在利用I 计算电解液中电流的大小时 由于正 负离子定向移动的方向相反 形成的电流方向相同 所以此时的Q应为定向移动的正 负离子所带电荷量的绝对值之和 即Q Q1 Q2 用此公式计算出的电流是t时间的平均值 由于I 是电流的定义式 所以不能认为I与Q成正比 与t成反比 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 1 形成电流的条件 1 要有能自由移动的电荷 一切导体中都有自由电荷 例如 金属导体中的自由电子 酸 碱 盐水溶液中的正 负离子 都是自由电荷 2 导体两端存在电压 自由电荷只有定向移动才能形成电流 要使自由电荷定向移动 需要给自由电荷施加驱使它们做定向移动的作用力 这个作用力可以由电场施加 将导体的两端加上一定的电压 通过电源来实现 导体中就有了电场 导体中的自由电荷便在电场力的作用下定向移动 形成电流 所以形成电流还应满足 导体两端存在电压 干电池 蓄电池 发电机等电源 它们在电路中的作用是保持导体两端的电压 使导体中有持续的电流 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 2 对电流I 的理解通过导体横截面的电荷量Q与所用时间t的比值称为电流 公式为I 1 公式中Q是通过横截面的电荷量而不是单位横截面的电荷量 2 电荷量不等的同种电荷同向通过某一横截面时 Q Q1 Q2 异种电荷反向通过某一横截面时 Q Q1 Q2 不能相互抵消 3 该公式为电流的计算式 不是电流的决定式 电流的大小是由电路中的电压和电阻决定的 4 电流虽然有大小 有方向 但它不是矢量 电流的合成不遵循平行四边形定则 它是一个有方向的标量 5 电流是一个基本物理量 因此 它的单位A是国际单位制中的基本单位之一 常用单位还有mA A 其换算关系为1A 103mA 1A 106 A 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 例题1 通过某导体的电流为1mA 在1s内通过该导体横截面的自由电子数是多少 若 220V60W 的白炽灯正常发光时的电流为273mA 则20s内通过灯丝横截面的电子数目是多少 答案 6 25 1015个3 4 1019个 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 归纳总结 1 根据I 计算 注意单位的统一 2 金属导体中导电的是自由电子 自由电子所带的电荷量为e 1 6 10 19C 3 当自由电子定向移动通过导体横截面时 若通过的自由电子个数为n 则Q It ne 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 变式训练1导学号66824013在电解液导电中 若在5s内分别有5C的正离子和5C的负离子通过电解槽中与电流方向垂直的某一截面 电路中电流是多少 解析 在电解质溶液中 通过某一截面的正 负离子并不相互抵消 负电荷的反向移动等效于正电荷的同向移动 所以 电流等于同一截面上正 负电荷迁移电荷量的绝对值之和与所用时间之比 即I 2A 答案 2A 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究二电源和电动势日常生活中我们经常接触到各种各样的电池 如图所示的干电池和手机电池 它们分别标有 1 5V 和 3 7V 的字样 这些数值代表什么 它表示电池的何种特性 要点提示电动势 把其他形式的能转化为电势能的本领 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 1 电源的作用 1 从电荷移动角度看 电源的作用就是通过移送电荷 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 2 从能量转化的角度看 电源搬运电荷的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程 如化学电池把化学能转化为电能 发电机把机械能转化为电能 太阳能电池把太阳能转化为电能 温馨提示凡是能把其他形式的能量转化为电能的装置都叫电源 如各种电池 发电机等 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 2 电源的电动势电动势是描述电源特性的物理量 是由电源本身决定的 不同类型的电源 电动势会不同 如 一节干电池的电动势是1 5V 一节硫酸铅蓄电池的电动势是2V 发电机的电动势由于发电机的不同而不同 电源的电动势在数值上等于电源不接用电器时电源两端的电压 用电压表可以直接测量电源的电动势 在接入电路中时 电源两端的电压小于电源的电动势 电源的电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能本领的大小 电动势越大 把其他形式的能转化为电能的本领越大 温馨提示电源的电动势取决于电源自身的结构 与外电路的情况无关 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 例题2 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 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 解析 电源的作用是保持正 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 因外电路中的自由电子在电场力的作用下向正极移动 故在电源内部 电源需要将正极上的电子搬运到负极 以维持电势差不变 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 电路中有电流时 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 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练2导学号66824014 多选 下列关于电源电动势的说法正确的是 A 电动势实质上就是电压B 电动势越大 表明电源把其他形式的能转化为电能的本领越大C 铅蓄电池的电动势为2V 这表示蓄电池两极间的电压即为2VD 铅蓄电池的电动势为2V 干电池的电动势为1 5V 这说明蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池的大解析 电动势和电压是不同的概念 不能混淆 铅蓄电池的电动势为2V 但蓄电池两极间的电压却不一定等于2V 只有在蓄电池没有接入电路时两极间的电压才等于2V 选项A C错误 电动势表征的是电源把其他形式的能转化为电能的本领 电动势越大 它将其他形式的能转化为电能的本领就越大 选项B D正确 答案 BD 12345 1 电源的作用 关于电源的作用 下列说法正确的是 A 电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷B 电源的作用是能够自己直接释放出电能C 电源的作用就是能保持导体两端的电压 使电路中有持续的电流D 电源的作用就是使自由电荷运动起来解析 电路中的自由电荷是导体提供的 电源的作用是提供导体两端的电压 从而使电路中有持续的电流 A错 电源是把其他形式的能转化为电能的装置 而不是自己直接释放出电能 B错 若没有电源提供电压 自由电荷也在不停地无规则运动 当电源给导体提供电压时 就会使导体中的自由电荷定向运动 形成电流 C对 D错 答案 C 12345 2 电流 关于电流的方向 下列说法正确的是 A 在金属导体中 电流的方向是自由电子定向移动的方向B 在电解液中 电流的方向是负离子定向移动的方向C 无论在何种导体中 电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反D 在电解液中 由于是正 负电荷定向移动形成电流 所以电流有两个方向解析 电流的方向指正电荷定向移动的方向 与负电荷定向移动的方向相反 故选项A B D错误 选项C正确 答案 C 12345 3 产生电流的条件 满足下列哪一个条件 就能产生持续电流 A 有自由电子B 导体两端有电压C 任何物体两端有电压D 导体两端有恒定电压解析 产生持续电流的条件是物体内有大量自由电荷 两端有恒定电压 所以A B C项错 D项对 答案 D 12345 4 电动势的理解 关于电动势 下列说法错误的是 A 电动势的单位是伏特B 电动势大小等于没有接入外电路时电源两端的电压C 电动势大小由电源本身性质决定D 电动势的单位是焦耳解析 电动势的单位与电压的单位相同 是伏特 A对 D错 电动势在数值上等于没有接入外电路时电源两端的电压 B对 电动势大小仅由电源本身性质决定 与其他因素无关 C对 答案 D 12345 5 公式I 的理解 一个半径为R的绝缘圆盘 绕垂直圆盘的转动轴以角速度 沿逆时针方向做匀速转动 圆盘边缘上均匀地分布着一圈负电荷 单位弧长上所带的电荷量为q 当圆盘转动时 这些电荷所形成的电流大小I 电流的方向为 解析 圆盘边缘上的负电荷随圆盘转动可等效为环形电流 在运动轨迹上任取一截面 则在一个周期内通过截面的电荷量为Q 2 Rq 根据圆周运动的知识可知 电子运动的周期为T 因此所求电流为 电流的方向为正电荷定向移动的方向 所以该题中电流的方向为顺时针方向 答案 Rq顺时针