3.1导体的伏安特性曲线 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

该高中物理课件围绕恒定电流的形成、定义、公式及微观解释展开，通过“闪电瞬间存在”“发电机持续发光”等生活现象提问导入，从电源维持电势差的作用切入，衔接电流形成条件，进而构建恒定电流概念，最终落脚于微观解释，形成连贯的知识支架。 其亮点在于以问题驱动结合科学推理，通过推导电流微观表达式I=neSv、分析电解质电流计算例题及引入环形电流假说检测题，融入科学思维与科学探究要素。采用概念建构与实例分析结合的教学方法，助力学生深化物理观念，教师使用可提升教学系统性与互动性。

导体的I-U特性曲线 电源 雷鸣电闪时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光 为什么的闪电只能存在于一瞬间？ 为什么灯泡只在持续摇动发电机时可以持续发光？ 摇动手摇发电机，灯泡发光 电源 导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体， 达到静电平衡，导线H中会产生瞬时电流。 A + + + + + + + + _ B _ _ _ _ _ _ _ A、B之间有电势差 A B A、B间电势差为零 有A、B 两个导体，分别带正、负电荷，它们的周围存在着电场。 如果在它们之间连接一条导线H，A、B 导体会发生什么变化？ 如何才能使导线H 中存在持续的电流呢？ 1. 电流的形成 电源 形成电流的条件： （1）存在自由电荷 导体 金属导体——自由电子 电解液——正、负离子 （2）导体两端存在电压 如何才能产生持续的电流呢？ 导体两端有持续的电压 使电荷定向移动 电源 2. 怎么才能让导线中有持续电流呢？ 抽水机 电源相当于抽水机 - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ - - 1. 电源：能把电子在电源内部从电源 搬运到 的装置 2. 作用：维持电源正、负极间始终存在一定的 ，使电路有 。 3. 能量转化：电源中搬运电荷的过程是非静电力做功的过程，将其他形式的能转化为电能。 电势差 持续的电流 正极 负极 电源 一 【例1】在由电源、导线等电路元件所组成的电路中，以下说法正确的是( 　) A．电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极，保持两极之间有电压 B．任何物体，只要其两端的电势差不为零，就有电流存在 C．电荷的移动形成电流 D．导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低 P - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ - - 恒定电流 二 M N + - + - + - + - - 当电路达到稳定时，A、B周围的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。 尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充。电荷的分布和电场的分布都是稳定的，都不随时间变化。 P - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ - - 动态平衡 由稳定分布的电荷产生 稳定的电场称为恒定电场 恒定电场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。 导体内的电场线保持和导线方向平行 恒定电流 二 视频：在电场的作用下，金属导体中的自由电子如何运动？ 恒定电流 二 恒定电场 导体中的自由电荷 电荷 定向移动 静电力 作用下 与"不动粒子"碰撞 阻碍 移动，碰撞， 移动，碰撞.... 电荷定向移动的平均速率不随时间变化 恒定电流 和 都不随时间变化的电流 方向 大小 P - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ - - 串联电流表 读数不会变 思考：在恒定电场的作用下，导体中的自由电荷会参与哪些运动？ 恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流. 电流： 相反 闭合 I 电流是标量 (1) 物理意义：表示电流的强弱程度的物理量. (2) 公式： 其中：I 表示电流，q 表示在时间t 内通过导体横截面的 . (3) 单位： ，简称 ，符号是 ；常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA). 1 A＝ mA＝ μA. (4) 方向：规定 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 . (5) 得到持续的电流需同时满足两个条件：① 电路中有电源； ② 电路是 的。 I = 电荷量 安培 安 A 103 106 正电荷 恒定电流 二 （1）金属导体中电流的计算 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。 电流计算的两种情况 （2）电解液中电流的计算 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。 恒定电流 二 【例1】 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 D．溶液内电流方向从A→B，电流强度 当堂检测 3. 安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流。设带电荷量为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，其电流的等效电流强度I 和方向为(　 　) A． 　顺时针 B． 　顺时针 C． 　逆时针 D． 　逆时针 练习册57页变式1 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 e . 则： (1) 导体AD 中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？ (2) 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？ (3) 导体AD 中的电流是多大？ 电流的微观解释 三 答案　导体AD内的自由电荷总数 N＝nlS 总电荷量 Q＝Ne＝nelS S 导学探究 答案　导体AD 中电流 由此可见，从微观上看，电流取决于导体中自由电荷数n 、每个自由电荷所带的电荷量e 、定向移动速率v ，还与导体的横截面积S 有关。 电流的决定式 e : 每个自由电荷所带的电荷量 q : 通过导体横截面的电荷量 (不是通过单位横截面积的电荷量) 课本55页讨论与交流 电流的微观解释 三 当金属导体两端有电势差时，导体中的自由电子除了做定向运动以及发生碰撞，还会做什么运动？ 自由电子还会做无规则的热运动 电子定向移动平均速率约为10－4m/s 电子热运动速率约为105 m/s 电子的热运动会形成电流吗？ 由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流。 速率比较 闭合开关瞬间，电路需多久才能形成电流？ 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定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。 电流的微观解释 三 【例3】 如图所示为一质量分布均匀的长方体金属导体，在导体的两端加恒定的电压来产生恒定电流，其电流的大小为 I . 已知导体左侧的横截面积为 S ，导体中单位长度的自由电子数为n，自由电子热运动的速率为v0 ，自由电子的电荷量用 e 表示，真空中的光速用c 表示。假设自由电子定向移动的速率为v，则(　　) A．v＝v0 B． C．v＝c D． 练习册例2变式2 谢谢大家！ Lavf57.62.100 $