高二物理上学期选修31ppt课件第二章恒定电流.ppt
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1、第二章恒定电流1电源和电流,【自主预习】1.电源:能把电路中的电子从_搬运到_的装置。2.电源作用:(1)维持电源两端有一定的_。(2)使闭合电路中保持_的电流。,正极,负极,电势差,持续,3.恒定电场:(1)定义:由电路中稳定分布的_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_、_等电路元件所积累的电荷共同形成的。(3)特点:任何位置的_和_都不随时间发生变化。,电荷,电源,导线,电荷分布,电场强度,4.恒定电流:(1)恒定电流:大小、方向都不随_变化的电流。(2)电流。定义:通过导体横截面的_与通过这些电荷量所用_的比值。表达式:I=_。,时间,电荷量,时间,物理意
2、义:表示电流的_程度。单位:_,简称安,符号是A。常用的单位还有:_、_。1 A=_mA=_A。方向:规定_定向移动的方向为电流的方向。,强弱,安培,毫安(mA),微安(A),1 000,106,正电荷,【预习小测】1.(多选)关于电源的作用,下列说法中正确的是()A.电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷B.电源的作用是使电路中的电荷发生定向移动C.电源的作用就是能保持导体两端的电压,使电路中有持续的电流D.电源的作用就是使自由电荷运动起来,【解析】选B、C。电源的作用是保持导体两端的电压,在导体内建立恒定电场,导体内的自由电荷就会在电场力作用下定向移动形成电流,则B、C正确,A、D错误。,
3、2.某电解池中,若在2 s内各有1.01019个二价正离子和2.01019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 AC.1.6 A D.3.2 A,【解析】选D。电流I=3.2 A。故D对。,【补偿训练】关于电流,下列说法中正确的是()A.导线内自由电子的定向移动速率等于电流的传导速率B.电子定向运动的速率越大,电流越大,C.电流是一个矢量,其方向就是正电荷的定向移动方向D.在国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位“安培”是基本单位,【解析】选D。导线内自由电子的定向移动速率,一般为10-5m/s的数量级,电流的传导速率等于光速,故A错误;由电流微观表达式I
4、=nqSv可知,电子定向运动的速率越大,电流不一定越大,故B错误;电流虽有方向,但是电流求和是代数求和,则电流为有方向的标量,故C错误;在国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位“安培”是基本单位,故D正确。,主题一电源的作用【互动探究】1.如图所示为分别带正、负电荷的A、B两个导体球,如果用一条导线将它们连接起来。,(1)A、B之间的电势差会发生什么变化?提示:A、B之间的电势差会减小。,(2)最后A、B两个导体球会达到什么状态?提示:最终A、B两个导体球会达到静电平衡状态。(3)导线中能否出现电流?这个电流有什么特点?提示:导线中会出现电流,电流只能是瞬时的。,2.在图甲中,为使水池A中
5、的水源源不断地流向水池B中,可在A、B之间连接一台抽水机,将水池B中的水抽到水池A中,这样可保持A、B之间有一定的高度差,从而使水管中有源源不断的水流,如图乙。那么对上面的问题“1”中,若要在导体球A、B间的导线中保持一个稳定的电流可采取什么样的措施?,提示:可在A、B之间连接一个装置P,如图所示。它能源源不断地把经过导线流到A的电子取走,补充给B,使A、B始终分别保持一定数量的正、负电荷,这样,A、B周围空间(包括导线之中)始终存在一定的电场;A、B之间始终维持着一定的电势差。由于存在电势差,导线中的自由电子就能不断地在静电力作用,下由B经过R向A定向移动,使电路中保持持续的电流。能把电子从
6、A搬运到B的装置P就是电源,其作用类似于图乙中的抽水机。,3.由问题“2”可以得到什么结论?提示:电源可以使电子从电源正极移到负极,始终维持正负极一定的电势差。,【探究总结】1.电源的作用:(1)从电荷移动的角度看:电源的作用就是搬运电荷,维持电源正、负极间有一定的电势差,从而保持电路中有持续电流。(2)从能量转化的角度看:电源搬运电荷的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程。,2.电流形成的条件:(1)回路中存在自由电荷。(2)导体两端有持续的电压。,【拓展延伸】形成电流的三种自由电荷(1)金属导电时定向移动的是自由电子。(2)液体导电时定向移动的是正离子和负离子。(3)气体导电时定向移动的
7、电荷有自由电子、正离子和负离子。,【典例示范】下列关于电源的说法中正确的是()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.电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电能的过程,C.电荷的移动形成电流D.只要电路中有电源,电路中就会形成持续电流,【解析】选B。在电源内部,电源把电子由正极搬运到负极,这一过程要克服静电力做功,将其他形式的能转化为电能,故A错B对。电荷的定向移动才形成电流,C错。电路中形成持续的电流,既要有电源又要保证电路是闭合通路,两者缺一不可,故D错。,【探究训练】(多选)下列关于电源的说法正确的是()A.电源是将其他形式的能转化为电能的装置B
8、.电源的作用是使电源的正负极之间维持一定的电势差,C.与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的D.在电源内部正电荷由负极流向正极,负电荷由正极流向负极,【解题指南】解答本题时应把握以下两点:(1)电源的作用。(2)形成电流的条件。,【解析】选A、B、D。在电源内部由非静电力做功将正电荷由负极搬到正极,将负电荷由正极搬到负极,使正、负极维持一定的电势差;同时将其他形式的能转化为电能,故A、B、D正确。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,故C错。,【补偿训练】如图所示,福娃欢欢带正电,福娃贝贝带负电,用导体棒连接的瞬间,就一系列问题两人发生争执,你认为下列说法
9、不正确的是(),A.福娃欢欢说,电流计指针偏转,有瞬时电流B.福娃贝贝说,电流计指针不偏转,无电流C.福娃欢欢说,最终我们是等势体D.福娃贝贝说,最终导体棒内的电场强度等于零,【解析】选B。带正电荷的福娃欢欢的电势高于带负电荷的福娃贝贝的电势,用导体棒连接的瞬间,电流计指针偏转,有瞬时电流,A正确、B错误;最终达到静电平衡,成为等势体,导体棒内的电场强度等于零,C、D正确。,主题二电流的微观表达式的理解【互动探究】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
10、为q。,试结合上述情形,讨论下列问题:(1)导体内自由电荷的电量是多少?提示:导体内自由电荷总数为nSl,故自由电荷的总电量Q=nSlq。,(2)导体内所有自由电荷通过右侧截面需用多长时间?提示:电荷做匀速直线运动,所用时间t=。,(3)请结合电流表达式I=,根据(1)(2)问,推导导体内电流的表达式。提示:,【探究总结】1.电流的表达式:(1)微观表达式:Q=nV=nvtSq,I=nvqS。这就是电流的微观表达式。从微观上看,电流取决于导体中的自由电荷密度、电量定向移动速度、导体的横截面积。,(2)定义式:I=,求出的是电流的平均值,q=It可求电量。电流是标量,虽有大小和方向,但不是矢量。
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