1、高中物理高中物理选修选修3-1鲁科版鲁科版第三章第三章 恒定电流恒定电流第一讲第一讲 电流电流目标定位目标定位电流电流知道形成电流的条件，知道形成电流的条件，并能进行微观解释并能进行微观解释.了解电流速度了解电流速度(传导速度传导速度)、自由电子热运动的平均、自由电子热运动的平均速度和电子漂移速度速度和电子漂移速度(即电子定向移动速度即电子定向移动速度).理解电流的定义，知道电流的单位、方向的确定，理解电流的定义，知道电流的单位、方向的确定，会用公式会用公式qIt分析相关问题分析相关问题 123目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习预习导学预习导学1.自由电荷自由电荷
2、 电压电压 2.导体两端有持续电压导体两端有持续电压 一、一、电流的形成电流的形成 想一想：想一想：导线内自由电子的定向移动速率等于电流的导线内自由电子的定向移动速率等于电流的传导速率吗？为什么？传导速率吗？为什么？答案：答案：不等于，事实上电子定向移动的速率是很慢的，而且跟不等于，事实上电子定向移动的速率是很慢的，而且跟导体材料有关，只是导体中自由电子的定向移动是产生电流的导体材料有关，只是导体中自由电子的定向移动是产生电流的原因电流的速率可以认为等于光速原因电流的速率可以认为等于光速 1.电场电场 3.0108 2.105m/s 3.10-5 二、二、电流的速度电流的速度 三、三、电流的方
3、向电流的方向 1.正正 定向定向 2.正正 负负 正正 电流电流目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习预习导学预习导学 想一想：想一想：金属导体中电流的方向与自由电荷的移动方金属导体中电流的方向与自由电荷的移动方向一致吗？为什么？向一致吗？为什么？答案：答案：不一致，电流的方向是指正电荷定向移动的方向，而金不一致，电流的方向是指正电荷定向移动的方向，而金属导体中自由电荷是电子，电子的定向移动方向与电流方向相属导体中自由电荷是电子，电子的定向移动方向与电流方向相反反 四、四、电流的大小和单位电流的大小和单位 1.单位时间单位时间 电荷量电荷量 2.q/t 3.安培安培
4、A 103 106 4.方向方向 方向方向 强弱强弱电流电流 想一想：想一想：电流是有大小和方向的物理量，电流是矢量电流是有大小和方向的物理量，电流是矢量吗？吗？答案：答案：不是电流的计算不满足平行四边形定则不是电流的计算不满足平行四边形定则.目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义1电流的形成条件电流的形成条件 一、电流形成条件及三种速率的理解一、电流形成条件及三种速率的理解金属导体的自由电荷是金属导体的自由电荷是电子电子.电解液中的自由电荷是电解液中的自由电荷是正、负离子正、负离子(1)回路中存在回路中存在自由电荷自由电荷 电流电流(2)导体两端有电
5、压：电场对电荷有导体两端有电压：电场对电荷有力力的作用，例如两个导体间的作用，例如两个导体间存在电势差，当用一导线连接时，导线中的自由电子会在电场存在电势差，当用一导线连接时，导线中的自由电子会在电场力的作用下运动，形成电流力的作用下运动，形成电流(3)导体两端有导体两端有持续电压持续电压是导体中形成持续电流的条件是导体中形成持续电流的条件 导体两端有了持续电压，导体中的自由电子就会在电场力的导体两端有了持续电压，导体中的自由电子就会在电场力的持续作用下形成持续不断的电流持续作用下形成持续不断的电流 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义2电路中三种速
6、率的比较电路中三种速率的比较 一、电流形成条件及三种速率的理解一、电流形成条件及三种速率的理解电流电流电子热运动的速率电子热运动的速率电子定向移动的速率电子定向移动的速率电流传导的速率电流传导的速率构成导体的电子在构成导体的电子在不停地做无规则热不停地做无规则热运动，由于热运动运动，由于热运动向各个方向运动的向各个方向运动的机会相等，故不能机会相等，故不能形成电流，常温下形成电流，常温下电子热运动的速率电子热运动的速率数量级为数量级为105 m/s.电子定向移动的速电子定向移动的速率很小，一般为率很小，一般为105 m/s.自由电子在自由电子在很大的无规则热运很大的无规则热运动的速率上又叠加动
7、的速率上又叠加上了一个很小的定上了一个很小的定向移动的速率向移动的速率 等于光速，闭合开关等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处的瞬间，电路中各处以真空中以真空中光速光速c建立建立恒定电场，电路中各恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同处的自由电子几乎同时定向移动，整个电时定向移动，整个电路也几乎同时形成了路也几乎同时形成了电流电流.目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义例例 1 在导体中有电流通过时，在导体中有电流通过时，下列说法正确的是下列说法正确的是()电子定向移动速率很小电子定向移动速率很小电子定向移动速率即是电电子定向移动速率即是电场传导速率场传
8、导速率电子定向移动速率是电子电子定向移动速率是电子热运动速率热运动速率在金属导体中，自由电子在金属导体中，自由电子只不过在速率很大的无规则热只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的运动上附加了一个速率很小的定向移动定向移动 A B C D 解析解析D 电流电流105 m/s 光速光速c 105 m/s 借题发挥借题发挥 电荷定向移动的速率很小，当电荷定向移动的速率很小，当电路闭合后，并不是电荷瞬间电路闭合后，并不是电荷瞬间从电源运动到用电器，而是瞬从电源运动到用电器，而是瞬间在系统中形成电场，使导体间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷同时定向移动中所有自由电荷同时定向移动形成电
9、流形成电流 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义二、电流的表达式二、电流的表达式电流电流1电流是标量：电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则，所以电电流是标量：电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量是流不是矢量是标标量量 2电流定义式：电流定义式：的理解的理解qItI 是电流的定义式，电流与电量是电流的定义式，电流与电量无正比无正比关系，电流与时间也关系，电流与时间也无反比无反比关系关系“电量越大电流越大电量越大电流越大”，“时间越长电流越小时间越长电流越小”等这些说法都等这些说法都是错误的是错误的 qt3在应用在应用I 计算时注意：计
10、算时注意：qt(1)各个物理量的单位都用各个物理量的单位都用国际国际制单位制单位(2)电量电量q与时间与时间t要对应要对应(3)要分清形成电流的自由电荷的种类对要分清形成电流的自由电荷的种类对金属金属来讲，是自由电子的定来讲，是自由电子的定向移动，电量向移动，电量q为通过横截面的为通过横截面的自由电子的电量自由电子的电量.对对电解液电解液来讲，是来讲，是正、正、负离子负离子同时向同时向相反方向相反方向定向移动的，电量定向移动的，电量q为正、负离子电荷量绝对为正、负离子电荷量绝对值之和值之和 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义例例2 在某种带有一价离
11、子的水溶液中，正、负离子在定向移动，在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图所示如果测得方向如图所示如果测得2s内分别有内分别有1.01018个正离子和个正离子和1.01018个负离子通过溶液内部的横截面个负离子通过溶液内部的横截面M，则溶液中电流的方向如，则溶液中电流的方向如何？电流多大？何？电流多大？解析解析 电学中规定电学中规定正电荷正电荷定向移动的方向为电定向移动的方向为电流的方向流的方向I即由即由A指向指向B I 12|qqqtt181918191.0 101.6 101.0 101.6 10A20.16 A 在电解液中在电解液中t时间内的电荷量指时间内的电荷量指
12、正、正、负两种离子电荷量的绝对值之和负两种离子电荷量的绝对值之和 电流电流目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义例例2 在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图所示如果测得方向如图所示如果测得2s内分别有内分别有1.01018个正离子和个正离子和1.01018个负离子通过溶液内部的横截面个负离子通过溶液内部的横截面M，则溶液中电流的方向如，则溶液中电流的方向如何？电流多大？何？电流多大？I电流电流借题发挥借题发挥 电流的定义式电流的定义式Iq/t中，中，q是时间是时间t内通过某一截
13、面的电荷量，而不是单内通过某一截面的电荷量，而不是单位截面积内的电荷量位截面积内的电荷量目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义1.建立模型：如图所示，建立模型：如图所示，AD表示粗细均匀的一段导体长为表示粗细均匀的一段导体长为l，两，两端加一定的电压，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，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，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，每个自由电荷的电荷量为q.2.理论推导：理论推导：AD导体中的自由电荷总数：导
14、体中的自由电荷总数：NnlS 总电荷量总电荷量QNqnlSq 所有这些电荷都通过横截面所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间：所需要的时间：tl/v 根据公式根据公式qIt.可得：导体可得：导体AD中的电流：中的电流：QnlSqIltvnqSv三三、电流强度的微观表达式、电流强度的微观表达式电流电流结论：从微观上看，电流决定于导体中结论：从微观上看，电流决定于导体中单位体积内单位体积内的自由的自由电荷数电荷数、每个每个自由电荷的自由电荷的电荷量电荷量、定向移动速率定向移动速率的大小，还与导体的的大小，还与导体的横截面横截面积积有关有关 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对
15、点练习课堂讲义课堂讲义电流电流例例 3 一段粗细均匀的金属导一段粗细均匀的金属导体的横截面积为体的横截面积为S，导体单位，导体单位体积内的自由电子数为体积内的自由电子数为n，金，金属内的自由电子的电荷量为属内的自由电子的电荷量为e,自由电子做无规则热运动的自由电子做无规则热运动的速率为速率为v0,导体中通过的电流导体中通过的电流为为I，以下说法中正确的有，以下说法中正确的有()A自由电子定向移动的速率自由电子定向移动的速率为为v0B自由电子定向移动的速率自由电子定向移动的速率为为vC自由电子定向移动的速率自由电子定向移动的速率为真空中的光速为真空中的光速cD自由电子定向移动的速率自由电子定向移
16、动的速率为为vvtsv解析解析由由qItNeSt neqvIvneSB IneSIne目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习对点练习对点练习电流形成条件及三种速率的理解电流形成条件及三种速率的理解 1关于电流，以下说法正确的是关于电流，以下说法正确的是()A通过截面的电荷量多少就是电流的大小通过截面的电荷量多少就是电流的大小B电流的方向就是电荷定向移动的方向电流的方向就是电荷定向移动的方向C在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流D导体两端没有电压就不能形成电流导体两端没有电压就不能形成电流 D 电流电流单位时间通过
17、截面的电荷量单位时间通过截面的电荷量 正电荷正电荷定向移动定向移动1.自由电荷自由电荷 2.持续的电压持续的电压目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习对点练习对点练习电流电流 解析解析2电路中有一电阻，通过电电路中有一电阻，通过电阻的电流为阻的电流为5 A，当通电，当通电5分钟分钟时，通过电阻横截面的电子数时，通过电阻横截面的电子数为为()A1 500个个 B9.3751019个个C9.3751021个个 D9.3751020个个 根据电流的定义式根据电流的定义式qItn 9.3751021个个 qIteeC目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习对点练习对点练习电流电流 3如图所示，一根横截面积为如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷的负电荷，每单位长度上电荷量为量为q，当此棒沿轴线方向做速，当此棒沿轴线方向做速度为度为v的匀速直线运动时，由于的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小棒运动而形成的等效电流大小为为()Aqv B q/tCqvS Dqv/S 解析解析1 s内棒通过的长度内棒通过的长度lvt总电荷量总电荷量Qqlqvt由由I qvQtqvttA 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习再见再见
