2.1 电源和电流（课件+word）-《优化指导》2019版新课标同步课堂物理（人教版选修3-1）

第1节　电源和电流 1．了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场，初步体会动态平衡的思想． 2．理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定；理解恒定电流．(重点) 3．经历金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程，从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系．(难点) (对应学生用书P35) 一、电源 1．定义：能把电子在电源内部从电源正极搬运到负极的装置． 2．作用：移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差，保持电路中有持续电流． 二、恒定电场 1．定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场． 2．形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的． 3．特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，其基本性质与静电场相同． 三、恒定电流 1．定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流． 2．电流的定义式：I＝，其物理意义：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． ◎ 1．判断正误 (1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动．(×) (2)电流既有大小，又有方向，是矢量．(×) (3)导体中的电流是正电荷定向移动形成的．(×) (4)电荷移动的方向就是电流的方向．(×) (5)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多．(√) 2．探究思考 电流的方向一定是电荷的定向移动方向吗？方向不变的电流一定是恒定电流吗？ 提示　不一定．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．恒定电流是指大小和方向都不变的电流，方向不变、大小改变的电流不是恒定电流． (对应学生用书P35) 探究点一　电流的理解和计算 如图所示，在装有导电液体的细管中，有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间t内通过细管某截面的正电荷为q1，通过此截面的负电荷为q2.[来源:Z|xx|k.Com] (1)确定通过导电液体中电流的方向． (2)计算导电液体中电流的大小． 提示　(1)电流方向为正电荷定向移动方向或负电荷定向移动的反方向，故导电液体中电流方向为由左向右． (2)I＝ 1．电流的方向：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．电流虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则． 2．电流的大小： (1)定义式：I＝.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 ①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I＝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． ②q＝It是I＝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． 北京正、负电子对撞机的储存环为周长240 m的圆形轨道，当环中电流为10 mA时，若电子的速度是光速的，求在整个环中运动的电子数． 解析　先求出电子运动一周所用的时间，再求出一个周期内通过某截面的电荷量，最后由电荷量求电子个数． 电子运动一周所需要的时间 t＝ s＝8×10－6 s， 在圆形轨道上取一个横截面，则在t时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有的电子的总电荷量为 q＝It＝10×10－3×8×10－6 C＝8×10－8 C， 环中具有电子数 n＝＝5×1011(个)．＝ 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． [针对训练] 1．如图所示，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n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法中正确的是(　　 ) A．当n1＝n2时电流强度为零 B．当n1＞n2时，电流方向从A→B，电流强度为I＝ C．当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度为I＝ D．溶液内电流方向从A→B，电流强度为I＝ D　[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、负离子向相反方向经过同一截面时，公式I＝，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．]中的q应是正、负离子电荷量绝对值之和，故I＝ 探究点二　电流的微观表达式 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.则： (1)导体AD内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t是多少？ (2)导体AD内的自由电荷的总电荷量Q是多少？[来源:学科网][来源:学&科&网Z&X&X&K] (3)这段导体上的电流是多大？ 提示　(1)t＝ (2)导体AD内的自由电荷总数N＝n