第11章 第1节 电源和电流（课件+课时作业）-新教材高中物理必修第三册【优化指导】人教版

第1节　电源和电流 [核心素养] [学习目标] 1.物理观念：电源、电流． 2．科学思维：(1)电流持续存在的条件．(2)电流的定义和计算．(3)电流的微观意义． 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． 2．理解电流的定义，知道电流的单位、电流方向的规律；理解恒定电流． 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． 一、电源 1．电源维持导体(或电路)两端有一定的电势差． 2．在闭合电路中，电源能把电子从电源的正极搬运到电源的负极． 二、恒定电流 1．恒定电场 (1)定义：由电路中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． 2．恒定电流 (1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流． (2)电流 ①定义：通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值． ②表达式：I＝． ③物理意义：表示电流强弱程度． ④单位：安培，简称安，符号是A．常用的单位还有：毫安(mA)、微安(μA).1 A＝103 mA＝106 μA． ⑤方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向． 3．对电流微观表达式的理解 (1)建立模型：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． (2)理论推导：AD导体中的自由电荷总数N＝nlS.总电荷量Q＝Nq＝nlSq． 所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间：t＝． 根据公式q＝It可得：导体AD中的电流：I＝＝＝nqSv． (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． 1．判断正误． (1)静电场中的电势、电势差与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用．(√) (2)电流既有大小，又有方向，是矢量．(×) (3)电流的方向与电荷定向移动的方向相同．(×) (4)恒定电流的大小、方向均不变．(√) (5)由于I＝，所以说I正比于q，反比于t.(×) 2．下列说法中正确的是(　　) A．电流的方向与负电荷定向移动方向相同 B．电流的方向与正电荷定向移动方向相同 C．在直流电源的外电路上，电流的方向是从电源负极流向正极 D．在直流电源的内电路上，电流的方向是从电源正极流向负极 B　[电流的方向与正电荷定向移动方向相同，与负电荷定向移动方向相反，选项A错误，B正确；在直流电源的外电路上，电流的方向是从电源正极流向负极，选项C错误；在直流电源的内电路上，电流的方向是从电源负极流向正极，选项D错误．] 3．通过一个电阻的电流是5 A，经过4 min，通过该电阻的一个截面的电量是(　　) A．20 C　 B．50 C　　 C．1 200 C　 D．2 000 C C　[根据I＝，得q＝It＝5×240 C＝1 200 C，故C正确，A、B、D错误．] 4．电路中每分钟有6×1013个自由电子通过横截面积为0.64×10－6 m2的导线，那么电路中的电流是(　　) A．0.016 mA B．1.6 mA C．0.16 μA D．16 μA C　[每分钟通过导体截面的电荷量q＝6×1013×1.6×10－19 C＝9.6×10－6 C，由公式I＝得I＝ A＝0.16 μA，选项C正确．] 探究点一　电流的计算 如图所示的电解液接入电路后，在t时间内有n1个一价正离子通过溶液内面积为S的横截面，有n2个二价负离子通过该横截面． 思考以下两个问题： (1)t时间内通过溶液横截面的电荷量是多少？ 提示　q＝n1e＋n2·2e＝(n1＋2n2)e (2)电路中的电流是多少？ 提示　I＝＝ 不同导体中电流的计算方法 (1)金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I＝计算时，q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量． (2)电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I＝计算时，q应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和． 　在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图所示．如果测得2 s内分别有1.0×1018个正离子和1.0×1018 个负离子通过溶液内部的横截面M，则溶液中电流的方向如何？电流为多大？ [来源:学*科*网Z*X*X*K] 解析　水溶液中导电的是自由移动的正、负离子，它们在电场的作用下向相反方向定向移动．电学中规定，电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，即由A指向B．每个离子的电荷