第十一章 第1节 电源和电流-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

第1节 电源和电流 课程标准 核心素养 观察并能识别常见的电路元件，了解它们在电路中的作用 1．物理观念：知道电流的形成条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。 2．科学思维：理解电流的定义和定义式I＝，并会分析相关的问题。 3．科学态度与责任：通过对电流的学习，培养学生探究生活和生产中物理知识的意识 　高效导学01步　预习新知，落实必备知识 一、电源 1．定义：能够把电子从正极搬运到负极的装置。 2．作用 (1)维持电源正、负极间始终存在电势差。 (2)使电路中的电流能够持续存在。 二、恒定电流 1．恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。 2．恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。 3．电流 (1)物理意义：表示电流强弱程度的物理量。 (2)公式：I＝。 (3)单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)。1 mA＝10－3A，1 μA＝10－6A。 (4)方向：正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。 【概念辨析·试身手】 (1)恒定电场与静电场基本性质相同，两者没有区别。(　×　) (2)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。(　√　) (3)电流既有大小，又有方向，是矢量。(　×　) (4)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。(　√　) (5)导体中的电流，实际是正电荷的定向移动形成的。(　×　) 　高效导学02步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 电流的理解和计算 【要点培优】 1．电流的大小 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．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。 3．电流是标量 电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流是标量而不是矢量。 [想一想] 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。 探究：(1)怎样确定通过导电液体中电流的方向？ (2)如何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的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＝。 【应用培优】 [例1] (2022·西安高新一中高二期中)如图所示，电解池内有一价的电解液，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动，电流抵消 C．溶液内电流方向从A→B，电流强度I＝ D．溶液内电流方向从A→B，电流强度I＝ 解析：选D。正电荷定向移动的方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，A、B错误；有正、负电荷反向经过同一截面时，I＝公式中q应是正、负电荷电荷量绝对值之和，故I＝，电流方向由A指向B，C错误，D正确。 [训练] 1.如图所示是通有恒定电流的某段导体。在5 s内有10 C的负电荷向右通过横截面A，则导体内电流的大小和方向分别是(　　) A．2 A、向右 B．2 A、向左 C．50 A、向右 D．50 A、向左 解析：选B。根据电流的定义式I＝，可得电流的大小为I＝ A＝2 A，电流方向规定为正电荷定向移动的方向，因移动的是负电荷，电流方向与定向移动的方向相反，故电流向左。 要点二 | 电流的微观表达式 【要点培优】 1．微观模型 如图所示，AB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平均速率为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．公式推导 导体AB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B所需要的时间t＝，根据公式I＝可得导体AB中的电流I＝＝nqSv。 3．结论 由此可见，从微观上看，电流取决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、自由电荷定向移动平均速率的大小，还与导体的横截面积有关。 4．电流的定义式和微观表达式的比较 项目 I＝ I＝nqSv 公式性质 定义式 决定式 电流的意义 时间t内的平均电流 某时刻的瞬时电流 描述的角度 大量电荷定向移动的宏观表现 形成电流的微观实质 联系 由I＝可导出I＝nqSv [想一想] 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。 探究：(1)导体AD内的自