第11章 第1节 电源和电流（word教参)-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

　　电路及其应用 第1节　电源和电流 [学习目标]　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（物理观念）.2.理解电流的定义，知道电流的单位和方向（物理观念）.3.会推导电流的微观表达式，了解表达式中各物理量的意义（科学思维）. @课前·教材预案 ♝课前·教材预案 （见学生用书P58） 知识点一电源 1.定义：能把电子从电源　正极　搬运到电源　负极　的装置就是电源. 2.作用：使导体两端始终存在　电势差　. 知识点二恒定电流 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　，是表示电流强弱程度的物理量. 3.在国际单位制中，电流的单位是　安培　，符号是　A　. 4.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　. 1.判断下列说法的正误. （1）必须有电源，自由电荷才能在电路中移动.（　×　） （2）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.（　√　） （3）电流的方向与电荷定向移动的方向相同.（　×　） （4）电流越大，单位时间内通过导体单位横截面积的电荷量越大.（　×　） 2.闪电是一种强烈的放电现象.若某次发生在云与地之间的闪电，放电时间t内有n个电子从地面向云层移动，每个电子的电荷量为e，则该次闪电的放电电流为　　，方向为　云层指向地面　（选填“地面指向云层”或“云层指向地面”）. @课堂·深度探究 ♝课堂·深度探究 （见学生用书P4） 　考点一　　电流的理解和计算 【情境导学】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）盐水中的电流沿什么方向？ （2）假设电子的电荷量为e，t时间内有N个Cl－和N个Na＋通过图中虚线面，则电路中的电流为多大？ 答案（1）电流方向向左；（2）I＝. 【知识拓展】 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.对电流的理解 （1）电流虽然有方向，但它是标量，其计算遵循代数运算法则. （2）在外电路中电流方向由电源正极到负极，在电源内部电流方向由电源负极到正极. （3）I＝是电流的定义式，或者说是求解电流的一种方法，电流I与q、t无正反比关系. （4）q＝It是电荷量的计算式. 【例题1】某电解池中，若在2 s内有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是（　　） 　　　　　　　　　　　　　　　 A.0　　B.0.8 A　　 C.1.6 A 　　D.3.2 A 思维导引：电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I＝时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和. D　解析电荷的定向移动形成电流，但“＋”“－”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和，在2 s内通过截面的总电荷量应为q＝1.6×10－19×2×1.0×1019 C＋1.6×10－19×1×2.0×1019 C＝6.4 C，由电流的定义式知I＝＝ A＝3.2 A，选项D正确. 【变式1】安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核的运动可等效为环形电流.设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法正确的是（　　） A.电流大小为，电流方向为顺时针 B.电流大小为，电流方向为顺时针 C.电流大小为，电流方向为逆时针 D.电流大小为，电流方向为逆时针 C　解析电流大小I＝＝＝，方向与电子运动的方向相反，即沿逆时针方向，选项C正确. 　考点二　　电流的微观表达式 【知识拓展】 1.三种速率 （1）电子热运动速率：自由电子做无规则热运动的速率，平均值约为105 m/s.由于自由电子向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流. （2）电流的传导速率：就是导体中建立电场的速率，等于光速，为3×108 m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时做定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流. （3）电子定向移动速率：导体两端加上电压时，自由电子在做无规则热运动的同时，受静电力的作用定向移动的速率.自由电子定向移动的平均速率约为10－4 m/s. 2.建立模型 如图所示，AB表示一段粗细均匀的长为l的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电子沿导线定向移动的平均速率为v0设导体的横截面积为S，导体单位体积内的自由电子数为n，每个自由电子的电荷量为e. 3.推导 均匀导体AB中的自由电子总量N＝nlS， 总电荷量q＝Ne＝nlSe， 所有电荷通过B端横截面