第二章学案1.doc

学案1　电源和电流 [学习目标定位] 1.了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场.2.理解电流的定义，知道电流的单位、方向的确定，会用公式q＝It分析相关问题． 一、电源 1．定义：能把电子从正极搬运到负极的装置． 2．作用： (1)维持电路两端有一定的电势差． (2)使闭合电路中保持持续的电流． 二、恒定电流 1．恒定电场 (1)恒定电场：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫恒定电场． (2)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化． 2．恒定电流 (1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流． (2)公式：I＝或q＝It，其中：I表示电流，q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量． (3)单位：安培，符号A；常用的电流单位还有：毫安(mA)、微安(μA)． 1 A＝103 mA；1 A＝106 μA.  一、电源 [问题设计] 有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R，如图1所示，导线R中的自由电子便会在静电力的作用下定向运动，B失去电子，A得到电子，周围电场迅速减弱，A、B之间的电势差很快就消失．怎样使A、B导体维持一定的电势差，使导线中保持持续的电流？ 图1 答案　在A、B间接一电源． [要点提炼] 1．产生电流的条件：导体两端存在电压． 2．形成持续电流条件：导体两端存在持续电压． 3．电源的作用： 维持电路两端始终有一定的电势差，使电路中保持持续的电流． [延伸思考]　答案　电容器放电过程中正、负电荷中和，放电电流瞬间消失，不能在电路中形成持续的电流，而干电池内部能够通过非静电力的作用维持电池两极电势差不变，使电路中保持持续的电流，这正是干电池内部非静电力作用的结果． 二、电流表达式I＝及其方向 [问题设计] 对电流表达式I＝，有人认为“I与q成正比，与t成反比”，对吗？I与q、t有关吗？ 答案　不对；I与q、t无关 [要点提炼] 1．电流指单位时间内通过导体任一横截面的电荷量，即I＝，其中q是时间t内通过某截面的电荷量． 2．电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I＝时，q为正电荷的总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和． 3．在应用I＝计算时注意： (1)各个物理量的单位都用国际制单位．电流的国际单位安培(A)是国际单位制中七个基本单位之一． (2)电量q与时间t要对应． 4．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流方向相反． [延伸思考]　答案　不对，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标量． 三、电流的微观表达式 [问题设计] 如图2所示，AD表示粗细均匀的一段长为l的导体，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.试证明：导体内的电流可表示为I＝nqSv. 图2 答案　AD导体中的自由电荷总数：N＝nlS 总电荷量Q＝Nq＝nlSq 所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间：t＝ 根据公式Q＝It可得： 导体AD中的电流I＝＝＝nqSv. [要点提炼] 1．从微观上看，电流I＝nqSv，即I决定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、自由电荷定向移动速率v，导体的横截面积S. 2．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，电路闭合时，瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷在电场力的作用下共同定向移动，并不是电荷瞬间从电源运动到用电器． 3．三种速率的比较 (1)电子定向移动速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也是公式I＝neSv的v，大小约为10－5 m/s (2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为3×108 m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流． (3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流． 一、对电源作用的理解 例1　现代生活离不开电源，电子表、照相机、移动电话、计算器及许多电子产品，都需要配备各式各样的电源，关于电源，以下说法正确的是(　　) 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，从而保持两极之间有稳定的电势差 B．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能 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 解析　电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差，