第11章 第1节 电源和电流(Word教参)-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第1节　电源和电流 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1．了解电流的形成条件、电源的作用和导体中的恒定电场。 2．理解电流的定义、定义式、单位及方向的规定，会用公式q＝It分析相关问题 1．通过对比静电平衡条件，引导学生思考电路中的电场特点和电荷运动情况。 2．会推导电流的微观表达式，从微观的角度认识影响电流大小的因素 通过本节对电源、电流的学习，培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题 [对应学生用书P59] 知识点一 电源 1．定义：电源是能不断把电子从正极搬运到负极的装置。 2．作用❶ (1)移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差。 (2)保持电路中有持续的电流。 1．电源本身是带有很大电荷量的带电体。(　×　) 2．电源的作用是不断地把电子从正极搬运到负极，从而维持正负极有一定的电势差。(　√　) 知识点二 恒定电流 1．恒定电场❷ (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：电荷的分布是稳定的，不随时间变化，电场的分布也不随时间变化。 2．恒定电流 (1)形成：在恒定电场的作用下，导体中的自由电荷做定向运动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞阻碍了自由电荷的定向运动，结果是大量自由电荷定向运动的平均速率❸不随时间变化。 (2)定义：大小、方向❹都不随时间变化的电流。 3．电流 (1)如果用I表示电流、q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量❺，则有I＝。 (2)物理意义：反映电流的强弱程度。 (3)在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。1 mA＝ 10－3 A，1μA＝ 10－6A。 1．恒定电场与静电场基本性质相同，两者没有区别。(　×　) 2．电流既有大小，又有方向，是矢量。(　×　) 3．电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。(　√　) 批注❶：(1)从移送电荷的角度看 维持电源正、负极间有一定的电势差，保持电路中有持续的电流。 (2)从能量转化的角度看 移送电荷的过程就是克服静电力做功的过程，从而把其他形式的能转化为电能。 批注❷：由于在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，所以它的基本性质与静电场相同。在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中同样适用。 批注❸：区分三种速率：电荷定向移动的平均速率的数量级为10－4 m/s，电流传导速率为3×108 m/s，电荷无规则热运动速率的数量级为105 m/s。 批注❹：①电流虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则。规定正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的反方向为电流的方向。 批注❺：q是通过横截面的电荷量，不是通过单位横截面积的电荷量。 [对应学生用书P60] 探究点一　对电流的理解　(物质观念之形成) ►情境探究 如图所示，把电源用导线连接在插入食盐水中的两个金属电极上，电路中形成电流。 (1)盐水中的电流和金属导线中的电流形成机制有什么不同？ (2)盐水中的电流沿什么方向？ (3)假设t s内有N个Cl－和N个Na＋通过图中虚面，则电路中的电流多大？ 提示：(1)盐水中的电流是Cl－离子和Na＋离子同时反向定向移动形成的，金属导线中的电流是自由电子定向移动形成的。 (2)左。 (3)I＝。 ►探究归纳 1．电流的理解 (1)I＝中，q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量，而不是通过导体单位横截面积的电荷量。 (2)横截面的选取是任意的，电流的大小和横截面无关。 (3)规定电流的方向为正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向相反。 (4)电流虽然有大小和方向，但电流是标量。 2．电流的计算 (1)金属导体中电流的计算 金属导体中定向移动的电荷是自由电子，运用I＝计算时，q表示某段时间t内通过金属导体横截面的电子的电荷量。 (2)电解液中电流的计算 电解液中正、负粒子同时存在，在静电力的作用下朝相反方向定向移动，电流方向相同，运用I＝计算时，q表示某段时间t内正、负两种粒子通过横截面的电荷量的绝对值之和。 (3)环形电流的计算 环形电流的计算采用等效的观点分析，所谓等效电流，就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流，对周期性运动的电荷，常取一个周期来计算等效电流，利用I＝＝求等效电流。 ►对点例练 如图所示，电解池内有一价的正离子和负离子，时间t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，以下解释中正确的是(　　) A．正离子定向移动形成电流方向从A→B，负离子定向移动形成电流方向从B→A B．溶液内正、负离子向相反方向移