高二新人教版物理选修3-1课件2.1_导体中的电场和电流课件1解析
人教版高中物理选修3-1第二章恒定电流
（精心整理，诚意制作）§1导体中的电场和电流【典型例题】【例1】如图验电器A 带负电，验电器B 不带电，用导体棒连接A 、B 的瞬间，下列叙述中错误的是（ A ）A 、有瞬时电流形成，方向由A 到B B 、A 、B 两端的电势不相等C 、导体棒内的电场强度不等于零D 、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动【解析】A 、B 两个导体，由A 带负电，在A 导体周围存在指向A 的电场，故B 端所在处的电势B ϕ应高于A 端电势A ϕ；另外导体棒中的自由电荷在电场力的作用下，发出定向移动，由于导体棒中的自由电荷为电子，故移动方向由A 指向B ，电流方向应有B 到A 。
【答案】A【例2】在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U 的作业下被加速，且形成的电流强度为I 的平均电流，若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收。
设电子的质量为m ，电荷量为e ，进入加速电场之前的速度不计，则在t 秒内打在荧光屏上的电子数为多少？【解析】本题已知的物理量很多，有同学可能从电子被电场加速出发，利用动能定理来求解，如这样做，将可求得电子打到荧光屏的速度，并不能确定打到荧光屏上的电子数目，事实上，在任何相等时间里，通过电子流动的任一横截面的电荷量是相等的，荧光屏是最后的一个横截面，故有t 时间里通过该横截面的电量Q=It ，这样就可得到t 时间里打在荧光屏上的电子数目，n =e It eQ =【例3】如图所示的电解槽中，如果在4s 内各有8c 的正、负电荷通过面积为0.8㎡的横截面AB ，那么⑴在图中标出正、负离子定向移动的方向； ⑵电解槽中的电流方向如何？⑶4s 内通过横截面AB 的电量为多少？ ⑷电解槽中的电流为多大？【解析】⑴电源与电解槽中的两极相连后，左侧电极电势高于右侧电极，由于在电极之间建立电场，电场方向由左指向右，故正离子向右移动，负离子向左移动 ⑵电解槽中的电流方向向右⑶8C 的正电荷向右通过横截面AB ，而8C 的负电荷向左通过该横截面，相当于又有8C 正电荷向右通过横截面，故本题的答案为16C⑷由电流强度的定义I=416=tQ =4A 【基础练习】 一、 选择题：⑶该导体的电阻多大？【能力提升】1、对于有恒定电流通过的导体，下列说法正确的是：（）A、导体内部的电场强度为零B、导体是个等势体C、导体两端有恒定的电压存在D、通过导体某一横截面的电荷量在任何相等的时间内都相等2、对于金属导体，还必须满足下列哪一个条件才能在电路中产生恒定电流？（）A、有可以自由移动的电荷B、导体两端有电压C、导体内存在电场D、导体两端加有恒定的电压3、银导线的横截面积S=4mm2，通以I=2A的电流，若每个银原子可以提供一个自由电子，试推导银导线单位长度上的自由电子数的计算公式，并计算结果（已知银的密度=10.5×103㎏/m3，摩尔质量M=108g/mol，阿伏加德罗常数N A=6.02×1023mol-1，计算结果取一位小数）4、如图所示，AD表示粗细均匀的一段金属导体L，两端加上一定电压，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，导体内单位体积内的电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，试证明导体中的电流强度I＝nqSv§2、3电动势欧姆定律【典型例题】【例1】下列关于电源电动势的说法正确的是（）A、电源是通过静电力把其它形式的能转化为电能的装置B、在电源内部正电荷从低电势处向高电势处移动C、电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领D、把同一电源接在不同的电路中,电源的电动势也将变化【解析】在电源内部,存在由正极指向负极的电场,正电荷受静电力的阻碍不能向正极移动,正是电源内部的化学化学作用或电磁作用提供非静电力才使正电荷从低电势的负极向高电势的正极移动,正是通过非静电力做功,实现了其它形式的能转化为电能。
高中物理导体中的电场和电流人教版选修3-1
导体中的电场和电流
一、课标及其解读
认识电流（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初步体会动态平衡的思想；③理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定；
④理解恒定电流的含义；⑤经历金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程，从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。
）
二、教学重点
1、理解电流的定义，能在具体环境中求解电流强度；
2、会用假设法推导电流强度与自由电荷定向移动速率关系。
三、教学难点
1、对通电导体中恒定电场的理解，体会动态平衡的思想；
、导线横截面积S
2、会用假设法推导电流强度I与自由电子定向移动速率V
定
、导体单位体积内自由电荷个数n等物理量之间的关系。
载
四、教学易错点
1、导线中的电场分布
错误类型：
（1）认为也是静电平衡，内部合场强为0；
（2）认为导线内电场仅由正、负极产生，与导线上堆积电荷无关。
2、对恒定电场的认识
错误类型：
（1）电场分布稳定与匀强电场混淆；
（2）恒定电场中电荷相对位置不变，不能很好理解动态平衡；
3、将导线内自由电荷定向移动速率与电场传播速率等同。
五、教学疑点
电流形成的微观表达式是否作为一个知识点要求学生掌握。
六、教学资源
假设法求解电流的微观表达式，类似方法应用还有：
例：风力发电中，知道空气密度为ρ，流动速度为v，风扇的半径为R，机械效率为η，求发电功率。
再如：洗车时水枪出水速率为v，枪口横戴面积为S，又知水密度为ρ，求水对汽车的冲击力。
高二物理人教版选修3-1课件2.1 电源和电流
填一填
练一练
一、电源(见课本第41页) 1.维持电源的正、负极间有一定的电势差。 2.在闭合电路中,把电子从电源的负极搬运到电源的正极。 二、恒定电场(见课本第41页) 1.定义:由电路中稳定分布的电荷所产生的稳定电场。 2.形成: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。 3.特点:任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间发生变化。
根据电流的定义式得 I= =
答案:D
������ ������
ห้องสมุดไป่ตู้6.4 2
A=3.2 A。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
变式训练 在例题1中,如果在2 s内到达阳极的负离子和到达阴 极的正离子的电荷量都是3.2 C,那么电解池中的电流又是多大? 解析:到达阴极的3.2 C的负离子,可理解为有1.6 C的负离子由阴 极到达阳极,同时又有1.6 C的正离子由阳极到达了阴极,故电解池 ������ 3.2 的电流为 I=������ = 2 A=1.6 A。 答案:1.6 A
填一填
练一练
三、恒定电流(见课本第41页) 1.电流 (1)概念:电荷的定向移动形成电流。 (2)物理意义:反映了电流的强弱程度。 (3)符号及单位:用符号I表示,单位是安培,符号为A。
(4)定义式:I= 。
(5)电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,负电荷 定向移动的方向为电流的反方向。
������ ������
填一填
练一练
2.恒定电流 (1)概念:大小、方向都不随时间变化的电流。 (2)形成:恒定电场使自由电荷定向移动速率增加,自由电荷与导体 内不动的粒子的碰撞,阻碍自由电荷定向移动,使自由电荷速率减 小,最终表现为自由电荷平均速率不变。 3.电流的微观表达式:I=nqSv,其中n表示导体单位体积内的自由电 荷数,q表示每个自由电荷的电荷量,S表示导体的横截面积,v表示导 体中的自由电荷定向移动速率。
2.1 电源和电流—人教版高中物理选修3-1 课件
➢ 电子定向移动的速率约10-5m/s， ➢ 电子热运动的平均速率105m/s ➢ 电场的传播速率3×108m/s.
B
水势B
水流
问题2：导体中产生持续电流的条件是什么？
一、电源的作用
水势A
抽水机
A
连通器
B
水势B
水流
+ ++
A+ + ++
-
-
-
_ __
_ _
B _
_ _
P
-
1. 能把电子从A搬运到B的装置。 2.保持导体两端的电势差(电压)，使电路有持续的电流。
这个装置就是电源，其它形式的能转化为电能。
➢ 看课本41页回答
vt
q q
qv
S
q
B
C
4、电流为多少？ nstq
I Q vtSnq nqSv
t
t
例题:有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流I=1A,已知
铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿
伏 加 德 罗 常 数 NA=6.02×1023mol-1, 电 子 的 电 量 e=-1.6×10-19C, 求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平均每
_ _
P
-
导体内的电场线保持和导线平行
N
M E
导线内很快 形成沿导线 方向的电场
《电源和电流》人教版高二物理选修3-1PPT课件
奥斯特实验
奥斯特实验。奥斯特实验第一次把电现象和磁现象联系起来了.
一、电流的磁效应
想一想
既然电能生磁，为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动？ 一根通电导线周围的磁场太弱。
问题
怎样才能使电流的磁场变强呢？
有两种方法：（1）增大电流；(奥斯特实验中，短路就是为了增 大电流，获得强的磁场） （2）螺线管。让导线集中起来绕成管状，各导线产生的磁场叠 加在一起。如图：
甲
乙
丙
A．由甲、乙两图可得电流可以产生磁场 B．由甲、乙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关 C．由乙、丙两图可得电流产生的磁场的强弱与电流大小有关 D．由乙、丙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关
课堂练习
【迁移训练1】
(2019 黄冈)下列有关电和磁的判断，正确的是（ A ）
A．通电导体周围存在磁场 B．磁场是由磁感线组成的 C．互相摩擦的两个物体带同种电荷 D．摩擦起电实质是创造了电荷
_ _
B _
_ _
导体A、B之 间有电势差
当导体两端存在电势差时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作 用下发生定向移动，形成电流。
二：导体中产生持续电流的条件
电源
水势A
抽水机
A
连通器
B
水势B
水流
+ ++ + A+ ++ +
正极
1.能把电子从A搬运到B的装置。 2.作用:保持导体两端的电势差(电压)，使电路有持续的电流。
课堂小结
本堂重点：1.理解奥斯特实验；2.安培定则的应用。 本堂难点： 探究通电螺线管外部磁场的分布特点和磁极与电流方向的关系。
高二物理选修3-1第二章恒定电流
第二章、恒定电流知识点一、导体中的电场和电流1. 导线中的电场⑴形成因素：是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
⑵方向：导线与电源连通后，导线内很快形成了沿导线方向的恒定电场。
⑶性质：导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同。
恒定电场：导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
尽管导线中的电荷在运动，但有的流走，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会随时间变化。
这种由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称为恒定电场。
2. 电流⑴导体形成电流的条件：①要有自由电荷②导体两端形成电压。
⑵电流定义：通过导体横截面的电量跟这些电荷量所用时间的比值叫电流。
公式：⑶电流是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向（或与负电荷定向移动的方向相反）。
单位：A， 1A=103 mA=106μA恒定电流：大小方向不随时间的变化而变化的电流.我们生活中能使电器正常的电流就是恒定电流；⑷电流微观表达式:I=nqvs，n是单位体积内的自由电荷数，q是每个自由电荷电荷量，s是导体的横截面积，v是自由电荷的定向移动速率。
（适用于金属导体）说明：导体中三种速率（定向移动速率非常小约10-5m/s，无规律的热运动速率较大约105 m/s，电场传播速率非常大为光速例如电路合上电键远处的电灯同时亮）例1．某电解池中，若在 2 s内各有×1019个二价正离子和×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是( )．A．O B． A C． A D． A解析：电荷的定向移动形成电流，但“+”“一”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电量应是两者绝对值的和。
故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在 2 s 内通过截面的总电量应为：q=×10-19×2××1019C+×10-19×1××1019C=。
高二物理选修3-1第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动课件(共31张PPT)
示波管的原理
1.有一种电子仪器叫示波器，可以用来观察 电信号随时间变化的情况。
2.示波器的核心部件是示波管，如图所示是 它的原理图。它由电子枪、偏转电极和荧 光 屏组成，管内抽成真空。电子枪的作用 是产生高速飞行的一束电子，前面例题1实 际上讲的就是电子枪的原理。
8.示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、 偏转电极和荧光屏组成，如图所示，如果在荧 光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的（ A ）
A．极板x应带正电，极板y应带正电 B．极板x′应带正电，极板y应带正电 C．极板x应带正电，极板y′应带正电 D．极板x′应带正电，极板y′应带正电
9.示波管内部结构如图所示，如果在电极YY′之 间加上图(a)所示的电压，在XX′之间加上图(b) 所示电压，荧光屏上会出现的波形是（ C ）
其中t为飞行2 时间。由于电子在平行于板面的方 向不受力，所以在这个方向做匀速运动，由
l ＝ v0t 可求得：t=l/v0 代入数据得：y=0.36cm 即电子射出时沿垂直于板面的方向偏离 0.36 cm。
（2）偏转角度θ如图所示，由于电子在平行 于板面的方向不受力，
它离开电场时，这个方
向的分速度仍是v0， 而垂 直于板面的分速度是
5.现代实验测出的电子电荷量是 e＝1.60×10-19C
【课堂训练】
1.如图所示装置，从A板释放的一个无初速电子 向B板方向运动，下列对电子的描述中正确的是 （ ABD） A.电子到达B板时动能是eU B.从B板到C板时动能变化为零 C.电子到达D板时动能是3eU D.电子在A板和D板之间往复运动
10.图(a)为示波管的原理图。如果在电极YY ′之 间所加的电压图按图(b)所示的规律变化，在电 极XX′之间所加的电压按图(c)所示的规律变化， 则在荧光屏上会看到的图形是（ B ）
高二物理人教选修3-1知识点训练：2.1导体中的电场和电流(含解析)
第二章恒定电流1导体中的电场和电流课标解读1.知道什么是电源，电源在电路中的作用.2.理解有电源的电路中导线的内部电场强度的特色，知道恒定电场与静电场的基天性质相同，在静电场中合用的关系在恒定电场中相同合用.3.知道什么叫恒定电流；知道电流的单位；理解电荷量、电流、通电时间等物理量之间的关系 .课前思虑1.自由电子定向挪动就能形成电流，怎么样才能使自由电子定向挪动呢？答案：使导体两头有电压.2.将小灯泡接在充满电的电容器两头，看到小灯泡闪亮一下后就熄灭了，而在手电筒里的小灯泡却能正常发光，这是为何呢？答案：在充满电的电容器两头接上小灯泡，电容器中的电荷经过小灯泡电路放电，正负电荷中和，放电电流瞬时消逝，不可以在小灯泡电路中形成连续的电流.而手电筒中的电池能够使电路中保拥有连续的电流 .自主研学1.电源：分别带正、负电荷的两个导体 A 、B ，用导线 R 将两导体连结，导线 R 中的 _______便会在静电力作用下定向挪动，导体B_______ 电子、导体 A_______ 电子 .两导体很快形成等势体，导线 R 中只可能存在一个 _______ 电流 .如 A、B 间有一个装置，在 B 失掉电子的同时，又实时地增补等量的电子， A 、B 导体上一直保持必定数目的正、负电荷.这类能把电子从 A 搬运到 B 的装置叫做 _______.它的作用就是能使电路中保持_______的电流 .2.恒定电场：当达到稳固状态时，导线中的电场是由______________等电路元件所累积的电荷共同形成，固然电荷在运动，此外的又来增补（动向均衡）.电荷的散布是 _______的，电场的散布也是 _______的 .导线内部的电场线的散布保持和导线_______.由稳固散布的电荷所产生的稳定的电场，称为 _______.3.在稳固电场中，任何地点的电场强度都不随_______变化，其基本性质与 _______相同 .在静电场中所学的电势、电势差与电场强度关系式在此相同合用.4.恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流称为_______.5.电流：用 I 表示， q 表示在 t 时间内经过导体横截面积的电荷量，则有：_______.电流的单位： _______，简称安，用符号 A 表示 .对正、负离子都参加导电的状况下，经过导体横截面的电荷量 q 应是正、负离子电荷量绝对值的_______.三点分析1.理解导线中的电场时要注意（1）产生稳恒电流的电路中的电场是合电场（E）.它由两部分构成：一是电源的电场（E0）；二是导线双侧的聚积电荷的电场（E′） .（ 2）稳恒电流的电路中的电场是稳固电场，即电路中的电荷散布是稳固的,但不是静态的绝对稳固，而是动向稳固.就电路中任一微元来讲，流走多少电荷，就增补等量的电荷.2.理解恒定电流时要注意（ 1）在产生恒定电流的电路中，自由电子在多个地点的定向运动速率不变.（ 2 ）经过导体横截面的电荷量跟经过这些电荷量所用时间的比值叫电流.表示电流的强弱 .I=q/t.单位：安培，简称安，国际符号 A ，它是国际单位制中的七个基本单位之一..由于串连电路中电流到处相等，因此横截面较小的导体中自由电子定向挪动速率较大（ 3）电流是标量，但有方向，一般称双向标量，其大小表示电流的强弱，电流的计算按照代数加法而不是矢量加法 .电流的方向不变的电流叫做直流电，大小恒定的直流电为稳恒电流.精题精讲例 1 对于电流，以下说法正确的选项是()A. 经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挪动的方向C.在导体中，只需自由电荷在运动，就必定会形成电流D. 导体两头没有电压就不可以形成电流思路分析依据电流的观点，电流是单位时间内经过截面的电荷量，知 A 项错 .规定正电荷定向移动的方向为电流方向，知 B 项错 .自由电荷连续的定向挪动才会形成电流，C错，D对.答案： D绿色通道正确地理解观点，才是学好物理的重点.0.5 m 2的横截面的正负离子电荷量均为例 2 在电解液中，若 5 s 内沿相反方向经过面积为5C ，则电解液中的电流是多大？思路分析经过横截面的电荷量 q 为正、负离子的电荷量绝对值之和，即q=5× 2 C=10 Cq得 I= =2A.t答案： 2A黑色圈套(1) 误以为 I=q/t 中的 q 为经过单位面积的电荷量，实质上q 与横截面的面积大小没关.(2) 将电解液导电等同于金属导体导电，误以为电荷量q=5 C.例 3电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子以速率v 在半径为 r 的轨道上运动，用 e 表示电子的电荷量，则其等效电流为多大？思路分析等效电流即为电子沿圆周连续运动时产生的.每经一个周期，经过圆周某点的电荷量为E.电子运动的周期T=2 π r/v.由 I=q/t 得 I=e/T=ve/2 π r.ev答案：2 r。
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一.电源
能把自由电子从正极搬到负极的装置. 作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有 持续的电流.
+ Biblioteka + + A + + + + P
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_ _ _ _ B _ _ _ _ -
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2018/11/27
• 电闪雷鸣时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,但 它只能存在于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持 续发光,这是为什么?
2018/11/27
_ _ _ _ B _ _ _ _ -
E′
M
E
E0
N
导线内很 快形成沿 导线方向 的电场
E
M
恒定电场
由稳定分布的电荷产生稳定的 电场称为恒定电场.
2018/11/27
• 我们在上一章中曾经得出结论:在 静电平衡时,导体内部的场强为零, 导体上任意两点之间的电势差为 零(等势体).这与我们现在的说法 有矛盾吗?为什么?
• 电闪雷鸣时,强大的电流使天空发出耀 眼的闪光,但它只能存在于一瞬间,而手 电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为 什么?
2018/11/27
导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差
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_ _ _ _ B _ _ _ _ A 等势体
+ + + + A + + ++
B
A
抽水机
B
水池
2018/11/27
2018/11/27
小结:
• 电源及其作用. • 导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平 行.(恒定电场) • 恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流. • 电流:表示电流的强弱程度的物理量.I=q/t
2018/11/27
2018/11/27
二.导线中的电场 假设在电源正、负 极之间连一根导线
Ft F Fn
N
M
E0
+ + + + A + + + + P
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_ _ _ _ B _ _ _ _ -
二.导线中的电场 假设在电源正、负 极之间连一根导线
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M N
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+ + + + A + + + + P
• 在示波管中,电子枪1s内发射的电子数为 3×1013个,则示波管中的电流强度为多少, 电流方向如何? • 在电解液中, 正负离子沿相反方向运动,5s 内通过液体横截面的电量均为5.0C,则电解 液中的电流强度为多少?
2018/11/27
例题:有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的
电流I=1A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的 摩尔质量6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数 NA=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C, 求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜 导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.
2018/11/27
三.恒定电流
大小方向都不随时间变化的电流称为恒定 电流. • 电流(I):表示电流的强弱程度. 定义:通过导体横截面的电量q跟通过这些 电量所用时间t的比值叫做电流 . 公式:I=q/t 单位:安培(A) 1A=1C/s 方向:正电荷定向移动的方向
2018/11/27
☻注意：电流是标量！