高中物理人教版 (2019)必修 第三冊(cè)1 電源和電流說(shuō)課課件ppt

這是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三冊(cè)1 電源和電流說(shuō)課課件ppt，共40頁(yè)。PPT課件主要包含了第1節(jié)電源和電流，知識(shí)點(diǎn)一電源，靜電力，電勢(shì)差，常見(jiàn)的電源，觀圖助學(xué)，知識(shí)點(diǎn)二恒定電流，恒定電場(chǎng)，穩(wěn)定分布，定向移動(dòng)等內(nèi)容，歡迎下載使用。
[觀圖助學(xué)]如圖所示，A、B分別帶正、負(fù)電荷，如果在它們之間連接一條導(dǎo)線R，導(dǎo)線R中自由電子會(huì)在靜電力的作用下定向移動(dòng)，電子在導(dǎo)線中定向移動(dòng)，導(dǎo)線中有瞬間電流，我們想在導(dǎo)線中產(chǎn)生持續(xù)的電流，應(yīng)該怎樣解決呢？
1.電源的概念：在電路中把在________作用下移動(dòng)到導(dǎo)體A的電子________到導(dǎo)體B的裝置。2.電源的作用(1)在導(dǎo)體A、B兩端維持一定的________。(2)使電路中保持________的電流。
[思考判斷](1)電源能把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。(　　)(2)必須有電源，自由電荷才能在電路中移動(dòng)。(　　)
雷鳴電閃時(shí)，強(qiáng)大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是因?yàn)橛谐掷m(xù)的電流流過(guò)小燈泡，電流是怎么形成的呢？
(1)定義：由____________的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng)。(2)形成：導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。(3)特點(diǎn)：導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線與導(dǎo)線________，電荷的分布是________的，導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)是沿導(dǎo)線切線方向的恒定電場(chǎng)。
(1)概念：大小、方向都________________的電流。(2)形成：____________使自由電荷速率增加，自由電荷與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子的碰撞，使自由電荷速率減小，最終表現(xiàn)為平均速率不變。
[觀察探究]如圖所示，在裝有導(dǎo)電液體的細(xì)管中，有正、負(fù)兩種電荷向相反的方向運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)細(xì)管某截面的正電荷為q1，通過(guò)此截面的負(fù)電荷為q2。
(1)確定通過(guò)導(dǎo)電液體中電流的方向；(2)計(jì)算導(dǎo)電液體中電流的大小。
[探究歸納]1.電流的形成
電荷的定向移動(dòng)形成電流。當(dāng)把導(dǎo)體和電源連接后，導(dǎo)體中形成恒定電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在靜電力的作用下定向移動(dòng)形成電流。(1)產(chǎn)生電流的條件：導(dǎo)體兩端有電壓。(2)形成持續(xù)電流的條件：電路中有電源且電路閉合。
規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，則負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向與電流的方向相反，金屬導(dǎo)體中自由移動(dòng)的電荷是自由電子，故電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反。
電流雖然有方向，但是它遵循代數(shù)運(yùn)算法則，所以電流不是矢量而是標(biāo)量。導(dǎo)師點(diǎn)睛判斷一個(gè)物理量是矢量還是標(biāo)量，關(guān)鍵是看其運(yùn)算法則是否滿足平行四邊形定則。
[試題案例][例1] 下列說(shuō)法中正確的是(　　)A.導(dǎo)體中電荷運(yùn)動(dòng)就形成了電流B.在國(guó)際單位制中，電流的單位是安培(A)C.電流有方向，它是一個(gè)矢量D.任何物體，只要其兩端電勢(shì)差不為零，就有電流存在
解析　自由電荷定向移動(dòng)才形成電流，僅有電荷移動(dòng)但不是定向移動(dòng)則不行，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；形成電流的條件是導(dǎo)體兩端保持有電壓，且必須是導(dǎo)體而非任何物體，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；電流有方向，但它是標(biāo)量，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。答案　B
[例2] 如圖所示，電解池內(nèi)有一價(jià)的電解液，t時(shí)間內(nèi)通過(guò)溶液內(nèi)面積為S的截面的正離子數(shù)是n1，負(fù)離子數(shù)是n2，設(shè)元電荷為e，以下說(shuō)法中正確的是(　　)
[針對(duì)訓(xùn)練1] (多選)下列關(guān)于電流方向的說(shuō)法中，正確的是(　　)A.電流的方向就是自由電荷定向移動(dòng)的方向B.電流的方向就是正電荷定向移動(dòng)的方向C.在金屬導(dǎo)體中，電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反D.在電解液中，電流的方向與正離子定向移動(dòng)的方向相同解析　人們規(guī)定電流的方向與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反，A錯(cuò)誤，B、D正確；金屬導(dǎo)體中，自由電子的定向移動(dòng)形成電流，故在金屬導(dǎo)體中，電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反，C正確。答案　BCD
[針對(duì)訓(xùn)練2] 某電解池中，若在2 s內(nèi)各有1.0×1019個(gè)二價(jià)正離子和2.0×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某截面，那么通過(guò)這個(gè)截面的電流是(　　)A.0 B.0.8 A C.1.6 A D.3.2 A
[要點(diǎn)歸納]1.電流的微觀表達(dá)式的推導(dǎo)
金屬導(dǎo)體中的電流跟自由電子定向移動(dòng)的速率有關(guān)，它們之間的關(guān)系可用下述方法簡(jiǎn)單推導(dǎo)出來(lái)。
導(dǎo)體左端的自由電子到達(dá)右端
2.對(duì)電流的微觀表達(dá)式I＝neSv的理解
[試題案例][例3] (多選)一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流過(guò)的電流為I，設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子，電子的電荷量為q，此時(shí)電子的定向移動(dòng)速率為v，在Δt時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為(　　)
思路點(diǎn)撥計(jì)算自由電子數(shù)目有以下兩條思路：(1)Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目等于Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量IΔt與自由電子電荷量q的比值。(2)Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目等于導(dǎo)線vΔt長(zhǎng)度內(nèi)所含的自由電子數(shù)。
方法歸納　利用I＝nqSv分析問(wèn)題應(yīng)注意的三個(gè)方面(1)各個(gè)物理量都要用國(guó)際單位。(2)正確理解各符號(hào)的意義，特別是n表示導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，v表示自由電荷定向移動(dòng)速度的大小。(3)若已知單位長(zhǎng)度的自由電荷數(shù)為n，則電流的微觀表達(dá)式為I＝nqv
[針對(duì)訓(xùn)練3] 一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)線的橫截面積為S，導(dǎo)線內(nèi)自由電子的電荷量為e，導(dǎo)線單位長(zhǎng)度內(nèi)自由電子數(shù)為n，自由電子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速率為v，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一橫截面的自由電子數(shù)為N。則導(dǎo)線中的電流為(　　)A.neSv B.nevC.N D.Ne
[試題案例][例4] 一根導(dǎo)線，分別通以不同電流，并保持溫度不變，當(dāng)電流較大時(shí)，以下說(shuō)法正確的是(　　)A.單位體積內(nèi)自由電子數(shù)較多B.自由電子定向移動(dòng)的速率較大C.自由電子的熱運(yùn)動(dòng)速率較大D.電流的傳導(dǎo)速度較大
解析　對(duì)同一根導(dǎo)線單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)是一樣的，A錯(cuò)誤；電流和自由電子的定向移動(dòng)的速率有關(guān)，與自由電子的熱運(yùn)動(dòng)速率無(wú)關(guān)，故B正確，C錯(cuò)誤；電流的傳導(dǎo)速度是電場(chǎng)的形成速度等于光速c，和電流的大小無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案　B
[針對(duì)訓(xùn)練4] 導(dǎo)線中的電流是1 A，導(dǎo)線的橫截面積為1 mm2。(1)在1 s內(nèi)，有多少個(gè)電子通過(guò)導(dǎo)線的橫截面(電子電荷量e＝1.6×10－19 C)?(2)自由電子的平均移動(dòng)速率是多大(設(shè)導(dǎo)體每立方米內(nèi)有8.5×1028個(gè)自由電子)?(3)自由電子沿導(dǎo)線定向移動(dòng)1 m，平均要多少時(shí)間？
(2)由公式I＝neSv，
答案　(1)6.25×1018個(gè)　(2)7.35×10－5 m/s　(3)3.78 h