3.1 电流 课件 -2026-2027学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

3.1电流 学习目标、重难点 1 新课讲解 3 新课导入 2 课堂练习 4 教考衔接 5 课堂小结 6 目录 【学习目标】 物理观念：理解电流的形成条件与方向规定；掌握恒定电流的概念及定义式I=q/t 。 科学思维：运用微观模型分析电荷定向移动形成电流的机制；区分宏观定义式与微观表达式 I=nqSv 的物理内涵。 科学探究：通过实验观察或模拟，探究导体中形成持续电流的条件；经历从宏观现象到微观解释的推理过程。 科学态度与责任：养成规范使用电流表、注意电路安全的操作习惯；体会电流概念在工程技术中的基础地位，增强严谨求实的科学态度。 【学习重难点】 重点： 电流的定义式 I=q/t 及其适用条件；恒定电流的特征与方向规定（正电荷定向移动方向）。 难点： 理解微观表达式 I=nqSv 中各量的物理意义及推导逻辑；区分电子热运动速率、定向移动速率与电场传播速率的数量级差异。 【新课导入】 谁? 伏特，意大利科学家。 发明了什么？ 电池 伏特用化学方法发明的电池能提供： 从此，人类开启了利用电能的新纪元。电力技术也迅速得到了发展。 持续稳定的电流 十九世纪，发生了一场革命。历史上称它为：“第二次技术革命”。这场革命以电力的广泛应用为标志，极大程度的改变了人类生活方式和生产方式，促使人类向现代文明迈进。这场革命的爆发是因为一个人和一项发明。 【新课讲解】 一、电流的形成 + + + + + + + + + - - - - - - + + + + + + + + + - - - - - - 电流是由自由电荷的定向移动形成的 金属导体中，原子核对电子的束缚能力较弱，电子很容易挣脱原子核的束缚而成为自由电子 橡胶等绝缘体内，原子核对电子的束缚能力较强，很少有电子挣脱而成为自由电子 回路中存在自由电荷是形成电流的条件 【新课讲解】 - A + + + + + + + + B _ _ _ _ _ _ _ - B A 等势体 H H 导线H中的自由电子在静电力的作用下沿导线定向移动，形成电流。 用金属导线连接电容器的两个极板，会出现什么现象？ 电场对电荷有力的作用 用金属导线连接电容器的两个极板时，导线中建立了电场，导线中的自由电子在电场力的作用下定向运动，形成电流。这表明，电压也是导体中形成电流的条件 【新课讲解】 但是，电容器两极板的电荷将很快中和，电场随之消失，电压变为零，电流也就消失了。 而用电设备必须有持续电流才能正常工作，如手电筒照明、电动机转动等。 电路中的小灯泡却能持续发光，这是为什么？ 手电筒中因为电源的作用，小灯泡中有持续电流而持续发光 【新课讲解】 水流 A B 连通器 水势A 水势B 水 流 A B 连通器 抽水机 如何形成持续的电流？ 思考：如何使得连通器中存在持续的水流？ 【新课讲解】 思考：导线中产生的电流是瞬时电流，如何使导线中有持续电流呢？ 装置P的作用：源源不断的把电子从A搬运到B，从而能保持导体两端的电势差(电压)，从而使得电路中有持续的电流 - - - + A + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P - - + 【新课讲解】 （1）存在自由电荷 　 金属导体——自由电子 电解液 ——正、负离子 气体导电——正、负离子和自由电子 （2）导体两端存在电压（电势差） 　　 当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流。 形成电流的条件： P B A — — _ _ _ _ _ _ _ — — — + + + + + + + 【新课讲解】 导体和绝缘体 （1）在潮湿、高温、高压的情况下，绝缘体有可能变为导体。 （2）绝缘体和导体的划分与其周围的条件密切相关。 在雷电现象中，由于两云层之间的电压极高，将空气击穿，此时空气就成了导体 【新课讲解】 电流的传导速度：等于 的传播速度，它等于3.0×108 m/s。 自由电子的运动速率：当导体内没有电场时，常温下金属内的自由电子大约以 的平均速率做无规则运动。 电子定向移动的速度：数量级大约是 ，被形象地称为“电子漂移”。 电场 105 m/s 10-5 m/s 【新课讲解】 二、电流的方向与大小 正电荷的定向移动方向规定为电流方向。后来，人们发现电流方向与金属导体内电子定向移动的方向恰好相反，但由于习惯，还是沿用了之前的规定。 一般的导体内部，电荷做无规则的自由运动。 若使导体处于电场内，电荷会在电场的作用下做定向移动，形成电流。 【新课讲解】 （1）在物理学中，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 （2）在电源外部的电路中，电流的方向是从电源正极流向负极。 （3）在电源内部的电路中，电流的方向是从电源负极流向正极。 电流的方向 （4）金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。 【新课讲解】 （3）公式： （2）物理意义：表示电流的强弱程度 （1）定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫作电流。（单位时间内通过导体横截面积的电荷量） 定义式：适用于任何电荷定向移动形成的电流 电流的大小 【新课讲解】 电流强度的微观表达式 AD表示粗细均匀的一段导体长为，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，设导体的横截面积为，导体每单位体积内的自由电荷数为，每个自由电荷的电荷量为。 【新课讲解】 AD导体中的自由电荷总数： 总电荷量： 所有这些电荷通过横截面D所需的时间 由可得： 导体AD中的电流 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 【新课讲解】 闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时产生了电流。 电路接通时电灯中的电流并不是电源中的自由电子流了过来产生，而是灯丝内部的自由电子的定向移动产生的 既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？ 思考与讨论 【新课讲解】 三种速率的比较 比较项 物理意义 速度/(m·s-1) 自由电子定向移动的平均速率　 金属导体内自由电子的定向移动形成电流，电流与自由电子定向移动的平均速率的关系为 I＝neSv 10－4 电流的传导速率 等于光速。电路接通，导线内以光速c形成恒定电场，各处的自由电子几乎同时开始定向移动形成电流。 3×108 电子热运动的速率 导体内电子不停地做无规则的热运动，由于向各个方向运动的机会均等，不能形成电流。 105 【课堂检测】 一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米所带电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为(　　) A．vq　　 　B．　　　 C．qvS　　 　 D． A 【课堂检测】 答案：A 解析：棒沿轴线方向以速度v 做匀速直线运动时，每秒通过的距离为v米，每秒v 米长的橡胶棒上电荷都通过直棒的横截面，每秒内通过横截面的电荷量Q＝qv，根据电流的定义式 I＝Q/t ，其中t＝1 s，得到I＝qv，故A正确。 【课堂检测】 (多选)关于电流，下列叙述正确的是(　　) A．只要将导体置于电场中，导体内就有持续的电流 B．电源的作用可以使电路中有持续的电流 C．导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动 D．恒定电流是由恒定电场产生的 BD 【课堂检测】 答案：BD 解析：导体在电场中达到静电平衡后没有电流，A错误；电源提供持续的电压，导体中才能有持续的电流，B正确；导体内没有电流时，导体内部的电荷也在移动，只是没有发生定向移动，C错误；恒定电流是由恒定电场产生的，D正确。 【教考衔接】 1．有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为 的电容器，在2 ms内细胞膜两侧的电势差从 变为 ，则该过程中跨膜电流的平均值为( ) A. B. C. D. 【教考衔接】 1．答案：D 解析：根据 可知 则该过程中跨膜电流的平均值为 故选D。 【课堂总结】 电流 （1）产生电流的条件： ①导体中存在着能够自由移动的电荷（金属导体——自由电子；电解液——正、负离子）； ②导体两端存在电势差. （2）电流的定义式： （q为通过导体横截面的电荷量） 电流的决定式：I = nqSv （3）单位：安培（A），简称安.其他单位：毫安（mA）、微安（μA）. （4）方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向. 虽然有方向，但它是标量，遵循代数运算法则 正、负电荷（正反方向）绝对值之和 谢谢观看 $