高中物理课件第3章第1节电流.ppt

第3章 第1节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 读教材 填要点 要点一 要点二 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 试身手 夯基础 要点三 1 知道形成电流及持续电流的条件 并能做出微观解释 2 了解电流速度 自由电子热运动平均速率和电子定向移动速度 读教材 填要点 一 电流及其产生条件1 定义电流是由自由电荷的移动形成的 2 形成电流的条件 1 回路中存在 2 导体两端有 3 持续电流 1 导体两端有是导体中形成持续电流的条件 2 电源的作用是提供 定向 自由电荷 电压 持续电压 持续电压 二 电流的速度及方向1 电流的速度 1 电流的速度是电场的传播速度 大小为v m s 2 电流的速度不是电子的定向移动速度 自由电子定向移动的速率的数量级约为m s 另外 自由电子热运动的速率是m s 3 0 108 10 5 105 2 方向 1 规定 电流的方向规定为电荷定向移动的方向 与负电荷定向移动的方向相反 2 外部流向 在电源外部电路中 电流方向是从电源的极流向极 正 正 负 三 电流的大小和单位1 定义单位时间内通过导体任一横截面的称为电流 用符号表示 2 定义式I 电荷量 I 3 单位国际单位制中电流的单位是 符号 它是七个基本单位之一 常用单位还有 换算关系为1A mA A 4 直流电不随时间改变的电流 恒定电流 方向和强弱都不随时间而改变的电流 安培 A 毫安 微安 103 106 方向 试身手 夯基础 1 关于电流 下列说法中正确的是 A 通过导体横截面的电荷量越多 电流越大B 电子运动速率越大 电流越大C 单位时间内通过导体横截面的电荷量越多 导体中的电流就越大D 因为电流有方向 所以电流是矢量 答案 C 2 在金属导体中有电流通过时 下列说法正确的是 A 自由电子定向移动速率很大B 自由电子定向移动速率即是电场传播速率C 自由电子定向移动速率是电子热运动速率D 自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加一个速率很小的定向移动 解析 电场传播速率为光速3 108m s 自由电荷定向移动速率其数量级约为10 4 10 5m s 无规则热运动速率其数量级约为105m s 故A B C错误 答案 D 3 在电解液和金属导体中都可以形成电流 它们形成电流时有什么不同 答案 金属导体中是自由电子定向移动形成电流 而电解液中是正 负离子定向移动形成电流 1 某同学在做一个电解铜的实验时 测得在5s的时间内 有5C的正离子和5C的负离子通过了电解槽中与电流方向垂直的一个截面 则该同学在做实验时给电解液通的电流是多大 审题指导 解决此题需把握以下两点 1 明确定义中电荷 量 的意义 2 明确时间 答案 2A 1 建立模型如图3 1 1所示 AD表示粗细均匀的一段导体长为l 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q 图3 1 1 3 结论从微观上看 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 定向移动速度的大小 还与导体的横截面积有关 名师点睛 1 对于公式I nqSv 要理解每个符号所代表的物理量 不要死记公式 2 若已知单位长度的自由电荷数为n 则电流的微观表达式为I vnq 2 截面积为S的导线中通有电流I 已知导线每单位体积中有n个自由电子 每个自由电子的电荷量是e 自由电子定向移动的速率是v 则在时间 t内通过导线横截面的电子数是 A nSv tB nv tC I t SD I t Se 思路点拨 电子数等于总电荷量除以每个电子的电荷量 所以求出通过截面的电荷量 即可求出电子数 而电荷量q It 单位体积内的电子数已知 只要求出 t时间内有多少体积的电子通过截面 即可求出电子数 解析 1 根据电流的定义式 可知在 t内通过导线截面的电荷量q I t 所以在这段时间内通过的自由电子数为N q e I t e 2 自由电子定向移动的速率是v 因此在时间 t内 位于以截面S为底 长l v t的这段导线内的自由电子都能通过截面 这段导线的体积V Sl Sv t 所以 t内通过截面S的自由电子数为N nV nSv t 答案 A 名师点睛 1 电流的形成是电子在速率很大的无规则热运动上附加一个速率很小的定向移动 即自由电子在做无规则热运动的同时发生着定向移动 而前者的速率虽大但其矢量平均仍为零 对外表现就是电子的定向移动速度 2 由于自由电子与正离子的频繁碰撞 自由电子定向运动速率的增加受到了限制 所以电子定向运动的平均速率很小 3 下列说法正确的是 A 当导体两端不加电压时 导体内没有电场 自由电子在做杂乱无章的热运动 但当两端出现电场时 导体内部自由电子的热运动就消失了B 导体两端加上电压后 电场就会以电磁波的速度传播 并很快形成一个非常大的电场 电子正是在这个电场力的作用下 同时参与了两个运动 即电子的热运动和整体的定向移动 C 导体两端一旦建立了电场 自由电子的定向移动速率就会非常接近光速的大小D 导体内部 当电子做定向移动时 电子的热运动消失 审题指导 解决此题需把握以下两点 1 明确电子在任意时刻都做无规则的热运动 2 明确三种速度的区别 解析 无论导体两端有没有电压 电子热运动都不会停止 故A D错误 B正确 导体两端建立电场后 自由电子的定向移动速率并不是电场的传播速率 而是远小于电场的传播速率 故C错误 答案 B 1 对应要点一 下列说法中正确的是 A 导体中电荷运动就形成了电流B 在国际单位制中 电流的单位是AC 电流有方向 它是一个矢量D 任何物体 只要其两端电势差不为零 就有电流存在 解析 自由电荷定向移动才形成电流 电荷运动但不是定向移动则不能形成电流 故选项A错误 形成电流的条件是导体两端保持有电压 且必须是导体而非任何物体 故选项D错误 电流有方向 但它是标量 故选项C错误 在国际单位制中 电流的单位是A 它是七个基本单位之一 故选B 答案 B 2 对应要点二 金属导体中电流增大 其原因为 A 导体中电场的传播速度增大B 导体中自由电子定向移动的速度增大C 导体中自由电子个数增多D 导体中自由电子热运动速率增大解析 本题考查电流的微观表达式I nqSv 应理解表达式中各字母的含义 答案 B 3 对应要点三 下列说法正确的是 A 只要物体内有自由电荷 就会有电荷的热运动 就会形成电流B 电荷的定向移动速率远小于热运动速率 所以电流大小主要由热运动速率决定C 每当接通电路时 电路中各处几乎同时有了电流 说明电荷定向移动速率非常大D 电荷在外电场的电场力作用下定向移动时 就形成了电流 解析 电荷定向移动速率的数量级大约是10 5m s 在三种速率中是最小的 C错 电荷在做无规则热运动时 在外电场的电场力作用下又叠加了一个定向移动就形成了电流 故D正确 答案 D 2 电流传导的速度并不是电子的运动速度 而是电场的传播速度3 108m s 3 电流是标量 其运算方法是代数运算 点击下图进入课下作业综合提升