3-1-2-1電源和電流 (2)

1、“四區(qū)”導(dǎo)學(xué)案-我的課堂我做主，我的人生我把握導(dǎo)學(xué)案序號(hào)：3-1-2-1課題 電源和電流課型年級(jí)學(xué)科教師使用時(shí)間主備周輝忠參與教師李新虎 潘虹備課組長(zhǎng)簽字周輝忠學(xué)生高二學(xué)習(xí)小組學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)間學(xué)生組長(zhǎng)檢查記載學(xué)習(xí)目標(biāo)1，知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)2，理解電流的定義，知道電流的單位、方向的規(guī)定3，了解金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動(dòng)速率的推導(dǎo)過(guò)程。學(xué)習(xí)重點(diǎn)理解電源的形成過(guò)程及電流的產(chǎn)生。學(xué)習(xí)難點(diǎn)電源作用的道理，區(qū)分電子定向移動(dòng)的速率和在導(dǎo)線中建立電場(chǎng)的速率這兩個(gè)不同的概念自主學(xué)習(xí)區(qū)（獨(dú)學(xué)、預(yù)習(xí)）疑問(wèn)、點(diǎn)撥導(dǎo)語(yǔ)基礎(chǔ)知識(shí)1 電源 （1）.電流的形成：導(dǎo)體中的_在靜電力作用下發(fā)生 _移動(dòng)形成電流

2、。 （2）.電源的作用：a.維持電路兩端有一定的_ b.在閉合電路中，使導(dǎo)線中的自由電子發(fā)生_從而形成_的電流。2恒定電場(chǎng) （1）定義：由穩(wěn)定分布的_所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng) （2）形成：導(dǎo)線中的電場(chǎng)是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的，其場(chǎng)強(qiáng)沿 _的方向，雖然這些電荷在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來(lái)補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布不隨時(shí)間變化3 恒定電流（1） 恒定電流：大小和方向都_的電流（2） 電流a. 物理意義：表示電流的強(qiáng)弱的物理量b. 定義：通過(guò)導(dǎo)體橫截面的_和_的比值。c. 表達(dá)式：I=_d. 產(chǎn)生穩(wěn)定電流的條件：（1）導(dǎo)體中有自由移動(dòng)的電荷。 （2）導(dǎo)體兩

3、端有電壓。知識(shí)鏈接1電流：電荷的形成電流，I=Q/T，適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流。在電解液導(dǎo)電時(shí)，是正、負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流，在用公式Iq/t計(jì)算電流強(qiáng)度時(shí)q為正、負(fù)電荷電量的代數(shù)和 。電流的微觀表達(dá)式：I=nqvS 電流的定義：通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量跟所用時(shí)間的比值叫電流，表達(dá)式I=q/t。電流的單位：安（A），1A1C/s，常用單位還有毫安（mA）、微安(A)，1A=103mA=106A。在國(guó)際單位制中，電流是一個(gè)基本物理量，其單位安培是基本單位之一。2、 電流的方向性：電流是標(biāo)量，但有方向，規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?，?fù)電荷定向運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反。 合作探究

4、區(qū)（對(duì)學(xué)、群學(xué)、展示）規(guī)律、困惑3、導(dǎo)線中的電場(chǎng)分布錯(cuò)誤類型：（1）認(rèn)為也是靜電平衡，內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為0；（2）認(rèn)為導(dǎo)線內(nèi)電場(chǎng)僅由正、負(fù)極產(chǎn)生，與導(dǎo)線上堆積電荷無(wú)關(guān)。4、對(duì)恒定電場(chǎng)的認(rèn)識(shí)：.恒定電場(chǎng)：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。盡管導(dǎo)線中的電荷在運(yùn)動(dòng)，但有的流走，另外的又來(lái)補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也不會(huì)隨時(shí)間變化。這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng)。5、將導(dǎo)線內(nèi)自由電荷定向移動(dòng)速率與電場(chǎng)傳播速率等同。6恒定電流：大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流。7電流的微觀表達(dá)式：I=nqvS。其中，n是導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是每個(gè)自由電荷的電

5、量，v是導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率，S是導(dǎo)體的橫截面積。推導(dǎo)過(guò)程如下：如圖1211所示，在加有電壓的一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體AD上選取截面B和C，設(shè)導(dǎo)體的截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)電荷的電量為q，電荷的定向移動(dòng)速率為v，則在時(shí)間t內(nèi)處于相距為vt的兩截面B、C間的所有自由電荷將通過(guò)截面C。由于I=q/t可得：I=qnSvt/t=nqvS 教學(xué)易錯(cuò)點(diǎn)1、導(dǎo)線中的電場(chǎng)分布錯(cuò)誤類型：（1）認(rèn)為也是靜電平衡，內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為0；（2）認(rèn)為導(dǎo)線內(nèi)電場(chǎng)僅由正、負(fù)極產(chǎn)生，與導(dǎo)線上堆積電荷無(wú)關(guān)。2、對(duì)恒定電場(chǎng)的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤類型：（1）電場(chǎng)分布穩(wěn)定與勻強(qiáng)電場(chǎng)混淆；（2）恒定電場(chǎng)中電荷相對(duì)位置

6、不變，不能很好理解動(dòng)態(tài)平衡；3、將導(dǎo)線內(nèi)自由電荷定向移動(dòng)速率與電場(chǎng)傳播速率等同。 典例精析例1 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( ) AO B0.8 A C1.6 A D3.2 A 解析：電荷的定向移動(dòng)形成電流，但“+”“一”電荷同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)時(shí)，通過(guò)某截面的電量應(yīng)是兩者絕對(duì)值的和。故由題意可知，電流由正、負(fù)離子定向運(yùn)動(dòng)形成，則在2 s內(nèi)通過(guò)截面的總電量應(yīng)為：q=1.6×10-19×2×1.0×1019C+1.6×10-19&

7、#215;1×2.0×1019C=6.4C。根據(jù)電流的定義式得：I=q/t=6.4/2=3.2A拓展：電流的大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量，而正電荷的定向移動(dòng)形成電流與負(fù)電荷定向移動(dòng)形成電流是等效的。只不過(guò)負(fù)電荷定向移動(dòng)形成電流的方向與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反而已。 例2 電子的繞核運(yùn)動(dòng)可等效為環(huán)形電流。若氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運(yùn)動(dòng)，用e 表示電子的電荷量，則其等效電流等于多少？ 解析：假想電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌跡就是一個(gè)環(huán)形導(dǎo)體，在運(yùn)動(dòng)的軌跡上任取一截面，則在一個(gè)周期內(nèi)只有一個(gè)電子通過(guò)這個(gè)截面，由于電子電荷量題目已經(jīng)給出，只要求出電子運(yùn)動(dòng)的周期，就可以

8、根據(jù)電流的定義求解。根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可知，電子運(yùn)動(dòng)的周期為T=2r/v,因此所求電流為 I=e/T=ev/2r.拓展：本題用到前面所學(xué)有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的基本知識(shí)，還用到一種等效的思維方法。由于沒(méi)有直觀經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于不少學(xué)生來(lái)說(shuō)，采用這個(gè)思維方法是有一定難度的，因此本題作為一種類型，希望學(xué)生通過(guò)練習(xí)積累這種解題思路，在今后解決類似問(wèn)題時(shí)可以采用相近的思維方法。例如：一電子沿一圓周順時(shí)針?lè)较蚋咚龠\(yùn)動(dòng)，周期為1010s，則等效電流大小為A,電流方向是（填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針” ）。答案：1.6×10- 9，逆時(shí)針例3 有一橫截面積為s的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流強(qiáng)度為I；設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自

9、由電子，電子的電量為e，此電子的定向移動(dòng)速率為v，在t時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)可表示為（ ）Anvs t Bnv·t CIt /e D It /se 解析：因?yàn)镮=q/t，所以q=I·t 自由電子數(shù)目為：N=q/e= It /e，則選項(xiàng)C正確。 又因?yàn)殡娏鲝?qiáng)度的微觀表達(dá)式為I=nev·s，所以自由電子數(shù)目為 N=q/e= It /e =nevst/e=nvs t 則選項(xiàng)A正確。拓展：本題主要考查電流強(qiáng)度的定義式和微觀表達(dá)式的應(yīng)用計(jì)算。求解此題的關(guān)鍵是對(duì)電流的本質(zhì)要有深刻的認(rèn)識(shí)，依據(jù)電流強(qiáng)度的宏觀和微觀表達(dá)式，靈活運(yùn)用解題。當(dāng)堂檢測(cè)區(qū)(評(píng)學(xué)、人人過(guò)關(guān)）自評(píng)

10、、組評(píng)1（單選）關(guān)于導(dǎo)線中的電場(chǎng)，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A導(dǎo)線中的電場(chǎng)可以與導(dǎo)線相交 B導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)E是由電源電場(chǎng)和導(dǎo)線側(cè)面堆積電荷形成的電場(chǎng)疊加的結(jié)果 C導(dǎo)線側(cè)面堆積電荷分布是穩(wěn)定的，故導(dǎo)線處于靜電平衡狀態(tài)D導(dǎo)線中的電場(chǎng)是靜電場(chǎng)的一種2（單選）對(duì)于金屬導(dǎo)體，還必須滿足下列哪一個(gè)條件，才能在導(dǎo)體中產(chǎn)生恒定的電流（    ）A有可以自由移動(dòng)的電荷；        B導(dǎo)體兩端有電壓；C導(dǎo)體兩端有方向不變的電壓；   D導(dǎo)體兩端有方向不變，且大小恒定的電壓。3.在某次

11、閃電中，持續(xù)時(shí)間為0.05s，所形成的平均電流為6×104A,若閃電過(guò)程中流過(guò)某橫截面的電荷以0.5A的電流通過(guò)電燈，可供電燈照明的時(shí)間為多少？能力挑戰(zhàn)區(qū)（更上一層樓）收獲4一根長(zhǎng)為L(zhǎng)=2m，橫截面積S=1×10-3m2的銅棒兩端電勢(shì)差為U=5.44×10-2V，銅棒中的電流I=2.72×103A,銅內(nèi)自由電子的密度為n=8.5×1029m-3,求：（1）銅棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度；（2）自由電子定向移動(dòng)的速率。5關(guān)于電流的方向，下列說(shuō)法正確的是（ C ）A在金屬導(dǎo)體中，電流的方向是自由電子定向移動(dòng)的方向B在電解液中，電流的方向?yàn)樨?fù)離子定向移動(dòng)的方向C無(wú)

12、論在何種導(dǎo)體中，電流的方向都與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反D在電解液中，由于是正負(fù)電荷定向移動(dòng)形成的電流，所以電流有兩個(gè)方向6關(guān)于電流的說(shuō)法正確的是（BD）A根據(jù)I=q/t可知，I與q成正比B如果在任何相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的電量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流C電流強(qiáng)度是一個(gè)標(biāo)量，其方向是沒(méi)有意義的D電流強(qiáng)度的單位“安培”是國(guó)際單位制中的基本單位7以下對(duì)導(dǎo)體中的電場(chǎng)理解正確的是（ABD）A導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)在穩(wěn)定時(shí)是和導(dǎo)線平行的B導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成C導(dǎo)線中電場(chǎng)始終隨時(shí)間而變化D導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)是一種動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定8通過(guò)一根金屬導(dǎo)線的電流為16mA則10s內(nèi)通過(guò)這根導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)為（ B ） A1.0×1017 B1.0×1018 C1.0×1019 D1.0×1020 9在某次閃電中，持續(xù)時(shí)間為0.005 s所形成的平均電流為6.0×104A，若閃電過(guò)程中產(chǎn)生的電荷以0.5A的電流通過(guò)電燈，試求可供電燈照明的時(shí)間。