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3.2探究电流、电压和电阻课件(沪科版选修3-1).ppt
3.2 研究电流、电压和电阻;目标导航
1.知道电场与电流形成的关系,能从金属导
体的微观结构分析电流的形成机理.(重点)
2.知道电路中的电压与电势降落的关系,理
解电路中电势变化的规律.
3.能从微观上解释“电阻”产生的根本原
因,知道纯金属电阻与温度的关系.(重点);;3.电流的方向:规定为___电荷定向移动的
方向,与___电荷的定向移动的方向相反.
4.不同导体的自由电荷:金属导体中的自由
电荷是_________.电解质溶液中的自由电荷
是_____________.电离气体中的自由电荷是
____________和______.电荷是在________
作用下发生定向移动形成电流.;5.电流的微观表达式
粗细均匀的导体,两端加一定电压后,设导
体横截面积为S,导体每单位体积内的自由电
荷数为n,每个自由电荷所带的电荷量为q,
自由电荷定向移动速率为v,则:I=_______.;想一想
1.自由电子定向移动的速率和自由电子无规
则热运动的速率一样吗?
提示:不一样.定向移动的速率的数量级为
10-5 m/s,无规则热运动的速率的数量级为
105 m/s.;二、电路中的电压和电势降落
1.电势变化规律:沿电流的方向,电势逐渐
______,即在电场力的作用下电流总是由
________流向________.
2.电压:沿电流的方向电势逐渐降低,故沿
电流方向上的任意两点间都有________,电
势差就是_____.;三、电阻是怎样形成的
1.原子实:在金属导体中,除了有大量的自
由电子之外,还有晶体结构点阵上的金属原
子.我们把失去一些核外电子的金属原子叫
做原子实.
2.电阻的形成:金属导体中的自由电子在电
场力作用下定向移动过程中,不断地与晶体
点阵上的_________碰撞,形成了对电子定向
移动的______作用.;3.纯金属电阻与温度之间的关系
R=R0(1+αt)式中R表示金属在t ℃时的电阻,
R0表示金属在0 ℃时的电阻值,α叫做电阻的
温度系数.;想一想
2.电流流过电阻时,电阻为何会发热?
提示:自由电子定向移动过程中不断地与晶
体点阵上的原子实碰撞,将它的一部分动能
传递给原子实,使原子实的热振动加剧,导
体的温度就升高了.;; (1)在金属导体中,若10 s内通过横截面的电荷量为10 C,则导体中的电流为多少A?
(2)某电解槽横截面积为0.5 m2,若10 s内沿相反方向通过横截面的正、负离子的电荷量均为10 C,则电解液中的电流为多少A?;【答案】 (1)1 A (2)2 A
【方法指引】 (1)计算电流时,要注意定向
移动的电荷种类,是正电荷或负电荷,还是
正、负电荷同时存在.
(2)计算电流大小时,只需代入电荷量的绝对值.;变式训练
1.某电解池内,如果在1 s内共有5×1018个二
价正离子和1.0×1019个一价负离子从相反方向
通过某截面,那么通过这个截面的电流是( )
A.0 B.0.8 A
C.1.6 A D.3.2 A;要点2 电流的微观解释及其应用
学案导引
1.电流微观表达式I=nqvS中各符号的物理
意义是什么?
2.从微观角度看电流大小取决于哪些因素?;1.建立模型:如图3-2-1所示,AD表示粗细均匀的一段导体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.;3.区分三个速率
(1)自由电子热运动的速率:数量级为105 m/s.
(2)自由电子定向移动的速率:数量级为10-5
m/s.
(3)电场的传播速率:3×108 m/s(等于光速).;特别提醒:(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)学会先建立一种模型,再运用学过的知识
进行理论推导的方法.
(3)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.; 截面面积为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Δt内通过导线横截面的电子数
是( )
A.nSvΔt B.nvΔt
C.IΔt/e D.IΔt/(Se);【思路点拨】 (1)由电流的定义确定通过导
体横截面的电量.
(2)由电子的电荷量确定通过导体横截面的电
子数.
【精讲精析】 根据电流的定义式可知,在Δt
内通过导线截面的电荷量Q=IΔt,所以在这
段时间内通过的自由电子数为N=Q/e=IΔt/e.;自由电子定向移动的速率是v,因此在时间Δt
内,位于以截面S为底、长l=vΔt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=SvΔt,所以Δt内
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