物理必修 第三册第十一章 电路及其应用1 电源和电流多媒体教学课件ppt

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答案:导线中的自由电子和导体B上的电子流向导体A.
1.如图所示,A、B两个导体分别带正、负电荷.如果在它们之间连接一条导线H,回答下列问题.
(1)用导线连接后,电荷怎样移动?
(2)用导线连接后会有电流,为什么电流只是短暂的?
答案:因为电荷的定向移动,B失去电子,A得到电子,A、B之间的电势差很快消失,两导体成为一个等势体,达到静电平衡,所以导线中的电流只是短暂的.
(1)导线H上的电流如何?
答案:由于A、B之间始终存在电势差,导线H内存在持续的电流.
(2)图中装置P是什么?它具有什么作用?
答案:装置P称为电源,A为电源的正极,B为电源的负极.电源的作用就是把负电荷在电源内部由负极搬运到正极,维持电源正极和负极之间的电势差,从而使电路中有持续电流.
3.如图所示,电闪雷鸣时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,但它是短暂的,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?
答案:因为手电筒电路中有电源,电源能提供持续的电流,所以小灯泡能持续发光;而发生在云层间的闪电,没有电源,不能形成持续的电流.
1.恒定电场是如何产生的?它的特点是什么?
答案:恒定电场是由稳定分布的电荷产生的,它的特点是任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化,其基本性质与静电场相同.
答案:自由电荷在恒定电场的作用下做定向运动,但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞,碰撞的结果是大量自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化.
1.必须有电源,自由电荷才能在电路中移动.(　　)2.导体内没有电流,就说明导体内部的电荷没有运动.(　　)3.恒定电场形成后电路中的电荷不再发生移动.(　　)4.电荷移动的方向就是电流的方向.(　　)5.因为电流既有大小又有方向,所以电流是矢量.(　　)6.单位时间内通过导体横截面的电荷量越大,电流就越大.(　　)
探究一　电流的理解和计算
如图所示,在装有导电液体的细管中,正、负两种电荷向相反的方向运动,在时间t内通过细管某截面的正电荷的电荷量为q1,通过此截面的负电荷的电荷量绝对值为q2.
1.如何确定导电液体中电流的方向?
答案:物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.负电荷定向移动的方向与电流的方向相反.由图可知,正电荷定向移动所形成的电流方向向右,负电荷定向移动所形成的电流方向也向右,故导电液体中电流方向为由左向右.
2.怎样计算导电液体中电流的大小?
3.归纳总结形成持续电流的条件.
答案:导体内有自由移动的电荷;导体两端有稳定的电势差.
答案:电池的容量指电池放电过程中能输出的总电荷量,即q=It=1.6×3 600 C=5 760 C.电池容量一定,手机待机时的放电电流小于使用手机播放视频时的放电电流,所以用手机播放视频后,手机可以使用的时间比待机时间短.充电时,带正电的锂离子从正极向负极运动,静电做正功,电能转化为化学能.
1.电源的作用.移送电荷,维持电源正、负极之间的稳定的电势差,使电路中有持续电流,将其他形式的能转化为电能.2.电流的理解.(1)形成持续电流的条件:导体内有自由移动的电荷;导体两端有稳定的电势差.(2)电流虽然有方向,但电流的运算不遵循矢量运算法则,遵循代数运算法则,所以电流是标量.
【典例1】如图所示,电解池内的电解液中有一价正离子和一价负离子,t时间内通过溶液内面积为S的截面的正离子数是n1,负离子数是n2,元电荷为e,下列说法正确的是(　　)
探究二　电流的微观表达式
如图所示,AD表示粗细均匀的一段长为l的导体,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.
答案:导体AD中的自由电荷总数N=nlS.总电荷量Q=Nq=nlSq.
1.导体AD中有多少个自由电荷?总电荷量是多少?
2.这些电荷全部通过横截面D所需的时间是多少?
3.导体AD中的电流是多大?
4.若把“单位体积内的自由电荷数为n”改为“单位长度内的自由电荷数为n”,其他条件不变,试推导导体AD中的电流表达式.
1.对电流微观表达式I=nqSv的理解.I=nqSv是电流的决定式,从微观上看,电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量q、电荷定向移动的速率v和导体的横截面积S.
2.导体内三种速率的比较.
【典例3】下图为一根粗细均匀的橡胶棒,其横截面积为S.由于与毛皮发生摩擦,橡胶棒表面均匀带负电荷,若已知该橡胶棒单位长度上的电荷量为q,则当该棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,形成的等效电流为(　　)
【典例4】导线中的电流是10-8 A,导线的横截面积为1 mm2.(1)在1 s内,有多少个电子通过导线的横截面?已知元电荷e=1.6×10-19 C.(2)设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子,则自由电子定向移动的平均速率是多大?
答案:(1)6.25×1010 　(2)7.4×10-13 m/s
使用公式I=nqSv时应注意的几点(1)各个物理量都要用国际单位.(2)正确理解各符号的意义,n表示导体单位体积内的自由电荷数,v表示自由电荷定向移动的速率.(3)若已知单位长度的导体中的自由电荷数为n,则电流的微观表达式为I=nqv.
1.下列关于电源的说法正确的是(　　)A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极,从而保持两极之间稳定的电势差B.电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极,从而保持两极之间稳定的电势差C.只要电路中有电源,电路中就一定有电流D.电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量
2.电路中有一电阻,通过该电阻的电流为5 A,通电 5 min,通过电阻横截面的电子数为(　　)A.1 500　　　　　　　　　××1021 ×1020
3.某电解池,如果在1 s内共有5×1018个二价正离子和 1×1019 个一价负离子通过面积为0.1 m2的某截面,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
5.已知在t=40 s内通过导线某一横截面的电子数n=4.0×1020,元电荷e=1.6×10-19 C,求通过该导线的电流I.