第二章 恒定电流
高中物理 第二章 恒定电流 第1节 电源和电流学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学
第1节 电源和电流1．理解电源的作用． 2．理解恒定电场的形成过程． 3．理解恒定电流的概念，会用公式q ＝It 分析相关问题． 4．知道电流形成的微观实质．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 ＝q t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，简称安，符号A ；常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)． 1 A ＝103mA ；1 A ＝106μA．判一判 (1)有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流除电路中有电源外，电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来．( )(2)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，从而使电源两极之间有稳定的电势差，电路中形成持续的电流．( )(3)金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子．( )(4)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，电场线与导线表面垂直．( )(5)公式I ＝qt中，q 是通过导体横截面的电荷量，当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流时，公式中的q 应为通过导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和．( )提示：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√想一想 电流的方向一定是电荷的定向移动方向吗？方向不变的电流一定是恒定电流吗？提示：不一定．电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反．恒定电流是指大小和方向都不变的电流，方向不变、大小改变的电流不是恒定电流．做一做 如图所示，一根截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀地带有负电荷，每米电荷量为q ，当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为( )A ．vqB ．q vC ．vqSD ．qv S提示：选A ．经过时间t ，通过右端横截面的电荷量Q ＝qvt ，根据I ＝Q t得I ＝vq ，A 正确．对电流的理解1．电流的形成(1)形成原因：电荷的定向移动． (2)形成条件：导体两端有电压．(3)电路中产生持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合．2．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的方向相反．3．电流的大小(1)定义式：I ＝qt．用该式计算出的电流是时间t 内的平均值．对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等．(2)两点说明①电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I ＝q t求电流时，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．②q ＝It 是I ＝q t的变形，是求电荷量的重要公式．4．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，而是标量．命题视角1 对电流定义的理解(多选)关于电流的概念，下列说法中正确的是( ) A ．导体中有电荷运动就形成电流B ．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动的方向C ．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位D ．对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零[解析] 导体中有大量的自由电子，总在不停地做无规则运动，没有定向运动，在一段时间t 内，通过导体某一截面的电荷是双向的，其数值又是相等的，电流为零，故A 错误；电流是一个标量，因为其运算不符合矢量运算规则，为了便于研究电流，人们规定正电荷定向运动的方向为电流的正方向，以区别于负电荷的定向运动，故B 错误；在国际单位制中，共有七个基本量，电流是其中之一，故C 正确；对于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，电子不能定向运动，故电流为零，D 正确．[答案] CD命题视角2 定义式I ＝q t的应用(2018·重庆校级期中)如图所示，电解池内有一价的电解液，t s 内通过溶液内截面S 的正离子数是n 1，负离子数是n 2，设元电荷为e ，以下解释中正确的是( )A ．当n 1＝n 2时电流强度为零B ．当n 1>n 2时，电流方向从A →B ，电流强度为I ＝（n 1－n 2）e tC ．当n 1<n 2时，电流方向从B →A ，电流强度为I ＝（n 2－n 1）etD ．溶液内电流方向A →B ，电流强度I ＝（n 1＋n 2）e t[解析] 正电荷定向移动方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，A 、B 错误；有正、负电荷反向经过同一截面时，I ＝qt公式中q 应是正、负电荷电荷量绝对值之和，故I ＝n 1e ＋n 2et，电流方向由A 指向B ，与正、负电荷的数量无关，C 错误，D 正确． [答案] D不同导体中电流的计算方法(1)金属导体：自由电荷只有自由电子，运用I ＝q t计算时，q 是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量．(2)电解液：自由电荷是正、负离子，运用I ＝q t计算时，q 应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和．(3)电离状态的气体：自由电荷既有正、负离子，也有自由电子，利用公式I ＝q t求气体导电电流时，q 应是三种带电粒子通过横截面的电荷量的绝对值之和．(4)环形电流：有些电流，并不是导体内电荷的定向移动形成的，如电子绕核运动，经电场加速的粒子流、带电体的运动等，可以通过等效方法用I ＝q t求解等效电流．【题组突破】1．下列有关电源的电路中，导线内部的电场强度的说法正确的是( ) A ．导线内部的电场就是电源所形成的电场B ．在静电平衡时，导线内部的场强为零，而导线外部的场强不为零，所以导线内部的电场不是稳定的C ．因为导线处于电源的电场中，所以导线内部的场强处处为零D ．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，导线内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的解析：选D ．导线内部的电场是电源和导线积累电荷所形成的两部分电场的矢量和，稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零)，而是场强大小恒定，方向与导线切线一致，是一种动态的平衡，故A 、B 、C 错，D 对．2．某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t 内有n 个二价正离子到达阴极，有2n 个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为( )A ．0B ．2ne tC ．3ne tD ．4ne t解析：选D ．由题意可知，在时间t 内通过某横截面的电荷量为n ·2e ＋2n ·e ＝4ne ，故根据电流的定义可知探测器电路中的电流为I ＝q t ＝4net，故选项D 正确． 电流的微观解释1．建立“柱体微元”模型：如图所示，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 ．2．理论推导：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 ＝lv ．根据公式q ＝It 可得：导体AD 中的电流：I ＝Q t＝nlSql /v＝nqSv ． 3．影响因素：从微观上看，电流取决于导体单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小和导体的横截面积．4．结论：从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关．5．两个公式的比较I ＝q tI ＝nqSv公式性质 定义式 决定式 电流的意义 时间t 内的平均电流 某时刻的瞬时电流 描述的角度大量电荷定向移动的宏观表现形成电流的微观实质联系 由I ＝q t可导出I ＝nqSv 【题组过关】1．(多选)有一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流为I ；设单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为e ，此电子的定向移动速率为v ，在Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为( )A ．nvS ΔtB ．nv ΔtC ．I ΔteD ．I ΔtSe解析：选AC ．因为I ＝q Δt ，所以q ＝I ·Δt ，自由电子数目为N ＝q e ＝I Δte，C 正确，D错误；又因为电流的微观表达式为I ＝nevS ，所以自由电子数目为N ＝q e ＝I Δt e ＝nevS Δte＝nvS Δt ，A 正确，B 错误．2．(2018·广东佛山一中高二月考)在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内的电子个数是( )A ．I ΔleS m 2eU B ．I Δle m 2eU C ．I eSm 2eUD ．IS Δlem 2eU解析：选B ．设电子刚射出电场时速度为v ，长为Δl 的电子束内的电子数为n ，则eU ＝12mv 2 ①I ＝ne Δt ②Δt ＝Δl v③由①②③式解得n ＝I Δle m2eU，故B 正确．[随堂检测]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．以下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：选B ．电源的作用是维持正、负极之间有一定的电势差，这需要电源不断地将其内部的负电荷向负极聚集，将正电荷向正极聚集．外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动；在电源内部，需要将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变，故A 错误．从能量转化的角度来看，电源在搬运电荷的过程中，需要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能，故B 正确．若要电路中有电流，不仅需要有电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C 错误．电源是对电路提供能量的装置，故D 错误．2．(多选)如图所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面 A ，在铝导线上取一个截面B ，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的( )A ．电流相等B ．电流不相等C ．自由电子定向移动的速率相等D ．自由电子定向移动的速率不相等解析：选AD ．由电流定义知I ＝q t ＝net，A 正确，B 错误．由电流的微观表达式I ＝nSqv 知，I 、n 、q 均相等，因为S A <S B ，所以v A >v B ，C 错误，D 正确．3．(高考上海卷)重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，其束流强度为1．2×10－5A ，则在1 s 内发射的重离子个数为(e ＝1．6×10－19C)( )A ．3．0×1012B ．1．5×1013C ．7．5×1013D ．3．75×1014答案：B4．已知铜导线中的电流为1 A ，铜导线的横截面积为1 mm 2，求：(1)在1 s 内，有多少个电子通过铜导线的横截面？(电子电荷量e ＝1．6×10－19C)(2)自由电子的平均移动速率多大？(设铜导线中每立方米含有8．5×1028个自由电子) 解析：(1)1 s 内通过铜导线横截面的电荷量为q ＝It ＝1 C ．所以1 s 内通过铜导线横截面的电子个数N ＝q e ＝11．6×10－19(个)＝6．25×1018(个)．(2)由电流的微观表达式I ＝nqSv 得自由电子的平均移动速率v ＝I nqS＝18．5×1028×1．6×10－19×1×10－6 m/s ≈7．35×10－5m/s ． 答案：(1)6．25×1018个 (2)7．35×10－5m/s[课时作业] [学生用书P129(单独成册)]一、单项选择题1．关于电流的说法中正确的是( ) A ．根据I ＝q t，可知I 与q 成正比B ．如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流C ．电流有方向，电流是矢量D ．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位解析：选D ．依据电流的定义式可知，电流与q 、t 皆无关，选项A 错误；虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以选项B 、C 错误；选项D 正确．2．金属导体内电流增强，是因为( ) A ．导体内单位体积的自由电子数增多 B ．导体内自由电子定向移动的速率增大 C ．导体内电场的传播速率增大 D ．导体内自由电子的热运动速率增大解析：选B ．对于确定的金属导体，单位体积内的自由电子数是一定的，而且导体内电场的传播速率也是一定的，所以A 、C 错误；导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大，使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大，B 正确；导体内自由电子的热运动与电流的大小无直接关系，D 错误．3．一段粗细均匀的铜导线的横截面积是S ，导线单位长度内的自由电子数为n ，铜导线内的自由电子所带的电荷量为e ，自由电子做无规则热运动的速率为v 0，导线中通过的电流为I ．则下列说法中正确的是( )A ．自由电子定向移动的速率为v 0B ．自由电子定向移动的速率为v ＝I neSC ．自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD ．自由电子定向移动的速率为v ＝I ne解析：选D ．v 0为电子做无规则热运动的速率，非定向移动速率，故A 错误．对于电流微观表达式I ＝nqSv ，式中n 为单位体积内的自由电子数，而本题中n 为单位长度内的自由电子数，t 时间内通过导线某一横截面的自由电子数为nvt ，电荷量Q ＝nvte ，所以电流I ＝Q t ＝nev ，所以v ＝I ne，故B 、C 错误，D 正确．4．电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A ，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为( )A ．1 500个B ．9．375×1019个 C ．9．375×1021个 D ．9．375×1020个解析：选C ．q ＝It ，n ＝q e ＝It e＝9．375×1021个． 5．如图所示的电解池，在1 s 的时间内，共有3 C 的正离子和3 C 的负离子通过截面xy ，则这个电路中的电流是( )A ．0 AB ．1．5 AC ．3 AD ．6 A解析：选D ．电解液中的正、负离子定向移动的方向相反，故它们产生同向的电流，由公式I ＝q t 得，电路中的电流I ＝3＋31A ＝6 A ，故D 正确．6．(2018·重庆市万州二中高二期中)北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m 的近似圆形轨道．当环中电子以光速的110流动而形成10 mA 的电流时，环中运行的电子数目为(已知光速c ＝3×108m s ，电子电荷量e ＝1．6×10－19C)( )A ．5×1010B ．5×1011C ．1×102D ．1×104解析：选B ．电子运动一周所需要的时间：t ＝240110×3×108 s ＝8×10－6s在圆形轨道上任取一横截面，则在t 时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有电子的电量为：q ＝It ＝10×10－3×8×10－6 C ＝8×10－8 C环中具有电子数N ＝q e ＝8×10－81．6×10－19个＝5×1011个．7．铜的摩尔质量为m ，密度为ρ，每摩尔铜原子有n 个自由电子，今有一根横截面积为S 的铜导线，当通过的电流为I 时，电子平均定向移动速率为( )A ．光速cB ．I neS C ．IρneSmD ．mIneSρ解析：选D ．假设电子定向移动的速率为v ，那么在t 时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS 中的自由电子数，而体积为vtS 的铜的质量为vtSρ，摩尔数为vtSρm，所以电量q ＝vtSρne m ，I ＝q t ＝vSρne m ，于是得：v ＝ImneSρ． 二、多项选择题8．关于电流的方向，下列说法中正确的是 ( )A ．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B ．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反解析：选AD ．在电源的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以A 正确，B 错误；电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，C 错误，D 正确．9．给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是( )A ．粗的地方电流大，细的地方电流小B ．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小C ．各处的电流大小相同D ．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大解析：选CD ．同一根导线上的电流相等，故C 对；由I ＝nqSv 可得v ＝I nqS ，故D 对． 10．(2018·福建宁德一中高二检测)半径为 R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应满足( )A ．若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B ．若电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小解析：选AB ．截取圆环的任一截面S ，如图所示，在橡胶圆环运动一周的时间 T 内，通过这个截面的电荷量为Q ，则有：I ＝q t ＝Q T ，又 T ＝2πω，所以I ＝Qω2π．分析各选项可知本题选A 、B ． 三、非选择题11．如图所示，在NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图中所示，若测得2 s 内分别有1．0×1018个Na ＋和Cl －通过溶液内部的横截面M ，溶液中的电流方向如何？电流为多大？解析：NaCl 溶液导电是靠自由移动的Na ＋和Cl －，它们在电场力作用下向相反方向运动．因为电流方向为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Na ＋定向移动的方向相同，即由A 流向B ．Na ＋和Cl －都是一价离子，每个离子的电荷量为e ＝1．6×10－19 C ，NaCl 溶液导电时，Na ＋由A 向B 定向移动，Cl －由B 向A 定向移动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过横截面M 的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有I ＝q t ＝|q 1|＋|q 2|t＝ 1．0×1018×1．6×10－19＋1．0×1018×1．6×10－192 A ＝0．16 A ．答案：由A 流向B 0．16 A12．某品牌手机在待机工作状态时，通过的电流是4微安，则该手机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的自由电子个数是多少？解析：通过的电荷量为：q ＝It ＝4×10－6×24×3 600 C ≈0．35 C通过的电子个数为：N ＝q e ＝0．351．6×10－19个≈2．19×1018个． 答案：0．35 C 2．19×1018个。
第二章恒定电流知识点总结
第二章《恒定电流》知识点总结一、电流1、电流形成得条件:电荷得定向移动。
规定正电荷定向移动得方向为电流得方向。
2、电流强度I①定义式: 单位:安培(A)②微观表达式: 其中:n为自由电荷得体密度;q为自由电荷得电量;S为导体得横截面积;v为自由电荷定向移动得速度。
二、电源1、电源得作用:①电源相当于搬运工,把负电荷从电源正极搬到电源负极,使正极积累正电荷,负极积累负电荷;②电源使导体两端存在一定得电势差(电压);③电源使电路中有持续电流。
2、电动势E①物理意义:电动势就是描述电源把其她形式得能转化为电能本领得物理量。
②定义式:单位:伏特(V),其大小就是由电源本身决定得。
③电动势E与电势差U得区别:电动势,非静电力做功,其她形式得能转化为电能;电势差,电场力做功,电势能转化为其她形式得能。
做多少功,就转化了多少能量。
三、欧姆定律1、电阻R①物理意义:导体对电流得阻碍作用。
②定义式: 单位:欧姆(Ω),其大小就是由导体本身决定得。
③决定式:,其中ρ为电阻率,反映材料得导电性能得物理量。
金属导体得电阻率随着温度得升高而增大;合金得电阻率随着温度得变化而变化不明显;半导体得电阻率随着温度得升高而减小。
2、欧姆定律注意:这就是一个实验规律,I、U、R三者之间并无决定关系。
3、伏安特性曲线I-U图像:图像越靠近U轴,导体得电阻越大。
①线性元件:I-U图像就是过原点O得直线。
如R1,R2等,并且R1<R2。
②非线性元件:I-U图像不就是过原点O得直线。
如A、B等四、串并联电路得特点P=P1+P2+P31、串联电路①定义:用电器首尾相连得电路。
②串联电路得特点;;;2、并联电路P=P1+P2+P3①定义:用电器并排相连得电路。
②并联电路得特点;;;五、焦耳定律1、电功W与电功率P电功,单位:焦耳(J);电功率,单位:瓦特(W)2、电热Q电热,单位:焦耳(J);热功率,单位:瓦特(W)其中:以上四式适用于任何电路,r为用电器得内阻。
高二物理教案 第二章 恒定电流教案
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3、电阻 （1）定义式： 导体的电阻 R 与 U 和 I ，只由 的性质决定 （2）决定式： 导体的电阻 R 跟长度 L 成正比,跟横截面积 S 成反比 二、基本规律 1、部分电路欧姆定律 （1）内容：导体中的电流跟导体两端的电压成 ，跟导体的电阻成 （2）表达式： （3）适用范围： 电路 （4）伏安特性曲线：I—U 图线 2、闭合电路欧姆定律 （1）内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内外电路的电阻之和成反比 （2）表达式： （3）适用范围：纯电阻电路 （4）路端电压 U 随电流 I 变化的图象 ①在纵轴上的截距表示电源的 ． ②在横轴上的截距表示电源的 ③图象斜率的绝对值表示电源的 ， 内阻越大， 图线 倾斜得越厉害． 3.电阻定律 （1）内容：导体的电阻 R 跟长度 l 成正比,跟横截面积 S 成反比 （2）表达式： （3）电阻率ρ：反映材料导电性能的物理量 (1)纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。 (2)材料的电阻率与温度有关系： ①金属的电阻率随温度的升高而 ②有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响 ③半导体的电阻率随温度的升高而减小 4、焦耳定律 （1）内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电 时间成正比 （2）表达式： （3）电功：W= （4）电热：Q= (5)纯电阻电路：电功 电热 非纯电阻电路：电功 电热:W>Q 电功只能用 W= 计算,电热只能用 Q= 计算,两式不能通用. 三、应用 1. 串联与并联电路
态度决定高度，落实产生差距 2
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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。
人教版 物理选修3-1 第二章 恒定电流
第三节 欧姆定律（部分电路）
U 1、电阻的定义式： R = 、电阻的定义式： I
U
R1
R2
2、导体的伏安特性曲线 、 图象） （I—U图象） 图象 线性元件； 线性元件； 非线性元件。 非线性元件。 o
I I0
R1
I
R2
图象上任一点都满足欧姆定律： 图象上任一点都满足欧姆定律：
o
U0
U
U0 R0 = I0
第七节 闭合电路欧姆定律
P 出 外电阻的关系 （1）电源输出功率与外电阻的关系 ）电源输出功率与外电阻 Pm E 2R 2
7、电源的输出功率 、
P − R 图象
P = UI = I R = 出
2
E = (R − r )2 + 4r R
(R + r)
2
o
r
R
E2 当R=r 时，电源的输出功率最大为 Pm = 4r R × 100% = 50% 此时， 此时，电源的工作效率为 η = R+r
第七节 闭合电路欧姆定律
8、电路分析 、 （3）电路故障分析 ） ①短路
A
V
I ≠ 0，U = 0
②断路
I
V
I = 0，U ≠ 0
A
I
第八节 多用电表的原理
1、欧姆表 、 （1）结构 ） 欧姆表由电流表 、电池、 欧姆表由电流表G、电池、 电流表 调零电阻R，刻度盘和 调零电阻 ，刻度盘和红、 黑表笔组成。 黑表笔组成。 （2）原理 闭合电路欧姆定律 ） E E Ig = = R + Rg + r R内 欧姆表的内阻 R内 = R + Rg + r Rx与Ix一一对应！ 一一对应！
人教版物理选修3-1第二章《恒定电流》专题课：电源输出功率
（2）变阻器阻值多大 时,电源输出功率最大； 最大功率为多少?
(3)变阻器阻值多大时,
R0
R
E、r
变阻器消耗的功率最大？最大功率为多少?
(1)R=0时,R0功率最大 Im0
Pm0 Im02R0 0 5W
E R0
r
Hale Waihona Puke 1 2A(2)R变 =4Ω时,R变+R0 =r= 6Ω，电源输出功率最大； R0 R
(2)当电阻箱R读数为多少时,电源的输出功
率最大?最值Pm为多少?
R
V
E、r
s
E
U1
U1 R1
r
E
U2
U2 R2
R
V
E
s
r
E=6V,r=1Ω
R=r时输出功率最大.Pm
E2 4r
9W
课堂练习
1、（多选）有两节电池,它们的电动势分
别为E1和E2,内电阻分别为r1和r2.将它们分 别连成闭合电路,其外电路的电流I和路端
E r
二、区别两种图象。 u
E
N
1、a是电源的U外-I图；
2、b是电阻R的U-I U
图；斜率表示电阻
M（I，U）
b
a
大小；
β
α
O
I
Im
i
3、交点M的坐标表示电阻R单独接入电路
时的电流和电压，此时的电压也是
路端电压。
例题分析
例1、如图是某电源的路端电压U随干路 电流I的变化图象,由图象可知,该电源的 电动势为 V,内阻为 Ω
大，最大输出功率为
Pm
E2 4r
六、求可变电阻最大功率的方法：
将外电路中除可变电阻外的其它定值电阻
高二物理第一章 电场 第二章 恒定电流知识精讲 人教版
高二物理第一章 电场 第二章 恒定电流知识精讲 人教版一. 本周教学内容：第一章《电场》第二章《恒定电流》第一章《电场》核心内容分析：1. 带电粒子在电场中运动的综合分析 a. 带电粒子的受力分析 b. 带电粒子的初速度情况c. 运动性质确实定，解决方法〔牛顿第二定律、动能定理〕 2. 静电的防止与利用静电的防止的根本方法，尽快把产生的静电导走，防止越积越多。
静电的利用，依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在电场力作用下，奔向并吸附到电极上。
实例：静电除尘，装置如图1图1图2第二章《恒定电流》1. 电流a. 形成电流的条件，导体，导体两端存在电压b. A 电流强度：标量I qtc. 直流电、交流电的概念恒定电流，方向和和强弱都不随时间改变的电流 d. 电流的微观本质如图3所示A D图3AD 表示粗细均匀的一段导体长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∵每单位体积内的自由电荷数为n每个自由电荷的电量为qAD导体中的自由电荷总数：N=nls 总电量：Q=Nq=nlsq所有这些电荷都通过横截面D所用时间为tl v =IQtmsql vnqsv ===/e. 测量2. 欧姆定律：a.IUR=适用于金属，电解液导电b. 导体的伏安特性曲线：导体中的电流跟电压的关系用图线表示出来，就称为导体的伏安特性曲线。
图4UIIII图43. 电阻定律RLS =ρρ材料的电阻率，反映材料导电性能的好坏ρ的单位：Ω·m对ρ的说明：ρ与L、S无关，由导体的材料和温度决定，ρ随温度的升高而增大。
有些材料的ρ随温度升高而减小；有些材料的ρ几乎不受温度影响。
超导现象二. 重点、难点分析：理解掌握带电粒子在电场中运动的研究方法，能正确分析带电粒子的受力情况、运动规律与选择相应的物理规律解决问题是重点，对具体问题的具体分析是难点，加强对电流强度、电阻的认识与掌握电阻定律是重点，对电阻率概念的理解为难点。
第二章 恒定电流
二、电动势
3、单位：伏特 V 1V=1J/C 4、特点：电动势由电源中非静电力的特 性决定，跟电源的体积、形状无关，与 是否联入电路及外电路的情况无关。 5、标量
6、内阻：电源内部也是由导体组成的， 也有电阻r，叫做电源的内阻，它是电源 的另一重要参数
电动势与电压的区别
电动势：W表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能（或 其它形式能）， E表示移动单位正电荷消耗化学能（或其 它形式能） 反映电源把其它形式能转化为电能的本领。 电压：W表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消 耗的电势能，电压表示移动单位正电荷消耗的电势能。 反映把电势能转化为其它形式能的本领。 电动势表征电源的性质， 电势差表征电场的性质。
生活中的电池
干电池
太阳电池
锂电池
锌汞电池
ห้องสมุดไป่ตู้
铅蓄电池
四. 欧姆定律
1. 内容：导体中电流强度跟它两端电压成正比，跟它 的电阻成反比． U 2. 表达式：
I
注意： ①式子中的三个量 I、U 、R 必须对应着同一个研究 对象 ②大量实验表明，欧姆定律适用于金属导体、电解液 路且只适用于纯电阻电路。(对气态导体、半导体等不 适用)
第二章 恒定电流
第一节 电源和电流 第二节 电动势 第三节 欧姆定律
导线R中电流是瞬时的
装置P能源源不断地把经导线流 到A中的电子取走还给B，使A、B 始终保持一定数量的正负电荷(A、 B之间有电势差)
使电路中保持持续的电流
一.电源
能把负电荷从正极搬至负极的装置
作用：保持导体两端的电势差(电压),使电路有持 续的电流.
一、电源的作用
从能量的角度看电源 也是通过非静电力做功 把其他形式的能转化为 电能的装置。
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第二章恒定电流泰安二中刘焕生李玉恩1、欧姆定律一、教学目标1．知识目标：（1）理解产生电流的条件；掌握电流强度的定义、公式，并应用于实际问题；了解直流电和恒定电流（2）熟练掌握欧姆定律及其表达式I=U/R，明确欧姆定律的适用条件。
（3）知道电阻的定义及定义式R=U/I；（4）使学生正确理解伏安特性曲线的物理意义2．能力目标：（1）理解掌握科学研究中的常用方法——控制变量方法，培养学生依据实验，分析、归纳物理规律的能力（2）培养学生应用电流强度、欧姆定律知识解决实际问题的能力。
（3）逐步掌握用数形结合的解题能力。
3．物理方法教育目标：1．通过定律由实验得出的演绎，加强学生对实验的重视，培养学生严谨求实的科学态度2．通过可采用图象来处理实验数据，渗透数学思维，同时在处理数据的过程中，培养学生尊重客观规律的优良品质。
二、教学重点、难点分析1．重点：欧姆定律的理解2．难点：电阻的伏安特性曲线3．疑点：由电阻定义式R=U/I，少数学生会产生电阻由电压和电流决定的想法。
4．解决方法：对重点和难点的解决有（1）有条件的学校采取通过学校分组实验→数据分析→结论，加强感性认识，有利于定律的理解。
（2）关于电阻伏安特性结合数学知识，并尽可能举实例加强对知识的深化。
（3）关于疑点的出现，这是正常的，教师应借此机会，巧妙为下节课电阻定律作铺垫。
三、教学方法：实验演示，启发式教学四、教具：小灯泡、干电池电线若干。
伏特表（演示）安培表（演示）滑动变阻器学生电源待测电阻（约10Ω～30Ω两只）晶体二极管导线若干电键五、教学过程：（一）引入新课前面我们已学习了电场，电场对放入其中的电荷有力的作用，促使电荷移动，知道电荷的定向移动形成电流。
由于电流与我们生活很密切，所以我们有必要去认识它，这节课我们将在初中的基础上对电流作进一步了解。
【板书】第一节欧姆定律（二）进行新课【板书】1、电流众所周知，人们对电路知识和规律的认识与研究，也如对其他科技知识的认识与研究一样，都经历了漫长的、曲折的过程。
18世纪末，意大利著名医生伽伐尼受偶然发现的启迪，经进一步研究后，已能利用两种不同的金属与青蛙腿相接触而引起肌肉痉挛，于是伽伐尼电池诞生了。
但他对此并不理解，认为这是青蛙体内产生了“动物电”。
伽伐尼的发现引起了意大利著名物理学家伏打的极大兴趣。
经过一番研究，伏打于1792年将不同的金属板浸入一种电解液中，组成了第一个直流电源——伏打电池。
后来，他利用几个容器盛了盐水，把插在盐水里的铜板、锌板连接起来，电流就产生了。
（1）电流①什么是电流？大量电荷的定向移动形成电流。
②电流形成的条件导体——有自由移动的电荷，可以定向移动。
导体包括金属、电解液等；自由电荷有电子、离子等。
但是只有导体还是不行，因为通常情况下，导体中自由电荷没有做定向移动。
还必须有一股力量促使自由电荷做定向移动，这如同水流的形成一样，有自由流动的水是形成水流的内因，还必须有促使水流动的动力即水流形成的外因——水压差。
而对于电流，自由电荷是它产生的内因，那么它的外因是什么呢？[演示1]按图连接投影电路图小灯泡发光有电流流过小灯泡导体两端存在电势差——外因当导体与电源连接时，它的两端有了电压，导体中就有了电场，这样导体中的自由电荷进而描叫做电流强度。
简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（电子）定向移动方向与电流方向相反。
（3）电流的分类按方向分成直流电——方向不变化交流电——方向随时间变化直流电里，若电流强度不变称为恒定电流，通常指的都是恒定电流。
设问：既然导体两端有电压，才有电流流过导体，那么导体中的电流与导体两端的电压有什么关系呢？【板书】2．欧姆定律电阻[演示2]先用幻灯片投影图1介绍电路思路（或让学生先设计后投影），教师按图连接实物图，引导学生注意电表的正负接线柱接法。
[演示] 闭合开关，移动滑动变阻器滑片观察现象。
由实验现象可知导体中的电流随电压变化而变化，换用另一规格灯泡会发觉在相同电压（或电流）时，电流（或电压）表示数不同。
由上述现象知，导体本身、流过导体的电流、导体两端电压之间肯定存在某种制约关系，那么如何研究三个物理量之间的关系？（引导学生回忆探索牛顿第二定律时的思维方法：即先保持一个物理量不变，研究其他两物理量的关系，再让其余两物理量中一个保持不变，研究其他两物理量关系，然后把研究综合起来得出三物理量之间的关系）在这里我们是如何操作的呢？（学生思考回答）（1）实验研究通过导体的电流与两端电压的关系[演示3]按图1连接好电路后闭合开关K，调节滑动变阻器，让学生由演示电表（有条件学校用投影演示）上读出电压表、电流表读数，记入下表，再移动滑片P，同样记下读数，这样得出大约6至7组数据。
从测得的数据中可得到，随着导体两端电压的升高，导体中的电流在增大，在误差允许范围内U/I=定值。
对于数据的处理除用图表法以外，我们还可以用什么方法？图象法（描点、连线）下面我们一起来用图象来处理，先画直角坐标系I-U，然后标刻度，按上述数据描点。
连点时先要看一下大致点的位置，然后作图时，要使尽量多的点，在一条直线上，并使不落在直线上的点，对称分布在直线两旁。
上面的I-U图线就叫做导体的伏安特性曲线。
由图象可知直线过原点，为什么？（因为U=0，I=0，电流形成条件）把导体R0，换成另一导体R0＇重做上述实验，可得另一条斜直线Ⅱ由上述实验结论不难发现①导体中的电流与导体两端电压成正比即I∝U或I=KU且U2/I＞U1/I12②在同样电压情况下，U/I值大的电流小，U/I值小的电流大，即U/I值反映了导体阻碍电流的性质。
A．定义导体两端电压与通过导体电流的比值，叫做这段导体的电阻。
B．定义式R=U/I对于给定导体R，一定不存在R与U成正比，与I成反比，关于R由哪些物理量决定，这有待下一节课来解决，但在相同电压下电流与电阻成反比。
C．单位欧姆（Ω）1Ω=1V/A（2）欧姆定律德国物理学家欧姆最早用实验研究了电流跟电压、电阻的关系，最后得出用他的名字命名的定律。
①内容导体的电流强度跟它两端的电压成正比，跟它的阻值成反比。
②表达式I=U/R注意A．定律中的三个物理量U、I、R是对应于同一研究对象B．欧姆定律为控制导体中电流提供依据。
C．适用条件——纯电阻电路（三）例题精讲【例1】导体中电流强度是0.5A，求半分钟内通过导体横截面的电子数？解q=It=0.5×30s=15C1.0×102mA．当电本节课主要讨论了电流和欧姆定律。
持续电流的形成，要求导体两端有电势差，即电压。
电流强度与电压的关系，即欧姆定律，我们应该了解到不能凭空认为任何在导体中流过的电流总跟电压成正比，并且应该认识到R=U/I是电阻的定义式，而不是它的量度式。
六、布置作业1．认真阅读课本。
自学152页阅读材料。
2．思考152页“思考与讨论”中提出的问题。
3．完成152页练习一上的题目。
七、课后反思：1．由于本节课的有关知识在初中已有初步介绍，故本节课用提问方式调动学生参与课堂积极性，在教学中还试着通过举例让学生解答等方式，提高对知识的消化。
2．作为学习电路问题的知识基础，尽管初中已略有基础，但它在本章仍有一定的地位，而且本节的学习中渗透科学研究方法和思维的训练。
因此，在学习中要注意发挥学生的主体作用。
2、电阻定律一、教学目标1．知识目标：（1）进一步深化对电阻的认识（2）掌握电阻定律及电阻率的物理意义，并了解电阻率与温度的关系2．能力目标：（1）通过类比，培养学生分析解决三个变量之间关系的科学研究方法（2）通过从猜想→研究方法→实验操作等一系列探索过程，使学生掌握如何获取知识，发展思维能力。
3．德育渗透点：（1）通过对各种材料电阻率的介绍，加强学生安全用电的意识（2）通过我国对超导现象的研究介绍，激发学生爱国和奋发学习的精神。
二、教学重点、难点分析1．重点：电阻定律2．难点：电阻率3．疑点：超导现象的产生4．解决办法①对于重点，主要是通过课堂上师生一起（教师动手，学生观察）探索，最后用科学的处理方法导出定律，这样加深了学生对该知识点的渗透。
②对于难点，主要是通过与电阻的比较，从而明确电阻是反映导体本身属性；电阻率是材料本身的属性。
③对于疑点主要是通过实验来加强直观感觉。
三、教学方法：实验演示，启发式教学四、教具：电阻定律示教板（含金属丝）学生电源电流表伏特表滑动变阻器电键导线火柴废弃的“220V 40W”白炽灯幻灯片投影仪计算机自制CAI课件五、教学过程：（一）提出问题，引入新课1．为了改变电路中的电流强度，怎样做？由欧姆定律I=U/R，只要增加导体两端的电压U或降低导体电阻R即可。
2．R=U/I的含义，如何测定电阻（让学生自己设计电路）？从上述的回答我们不难发现电阻R与两端电压及流过电流强度无关，那么它由谁决定呢？（二）进行新课1．探索定律——电阻定律①R可能与哪些因素有关？（科学猜想）（材料、长度、横截面积、温度……）②解决方法——控制变量法。
（回忆欧姆定律的研究或牛顿第二定律的研究）③演示实验幻灯投影电路图。
A．出示电阻定律示教板、金属材料B．教师与学生一起连接电路，先让E、F分别接A、a，测得一组数据（U、I）记入下表。
然后把a、b用短导线连接，E、F分别接A、B，又得一组（U、I）．再把A、B用一短线连接，E、F分别接A（B）a（b）．又得一组数据（U、I）．C ．换用E 、F 分别接不同材料金属丝C 、c ，又得一组数据。
D ．分析数据a ）先定性观察→R 与材料、长度、横截面积有关b ）定理推理S l R ∝ →Sl R ρ= 2．电阻定律①内容——在温度不变时，导线的电阻与它的长度成正比，跟它的横截面积成反比。
②表达式Sl R ρ= 说明 l ——长度 S ——横截面积 ρ——比例系数3．电阻率——ρ ①单位 欧·米②物理意义 反映材料导电性能好坏。
在数值上它等于用该材料制成的1m 长，横截面积为1m 2的导体电阻。
③测量——学生思考（幻灯投影书上154页各材料电阻率——20℃时）引导学生结合生活实际，了解为了电业工人的安全，为使在相同电压下电流小，选用电阻率较大的橡胶、木头等制造电工用具把套。
④电阻率与温度关系由表格上面写着20℃，要学生明白这意味着这张表格的数据是在20℃时测得的，即电阻率与温度有关。
[演示]（幻灯投影电路图）连接，用火柴点燃来加热白炽灯灯丝后再移开。
现象： 发现小灯泡先变暗后又慢慢变亮材料的电阻率随温度变化而变化。
利用金属的电阻率随温度升高而增大，制成温度计（电阻温度计），但也有些材料的电阻率不随温度改变而改变。
（三）例题精讲【例】 把一均匀导体切成四段并在一起，电阻是原来的多少倍？拉长四倍后是原来多少倍？解析：由电阻定律SlR ρ= 切成四段体积不变，l l 1→再现实验现象，形象并得到了电阻定律，由实验感知电3、 闭合电路欧姆定律一、教学目标1．知识目标：（1）通过复习，熟练掌握闭合电路欧姆定律的两种表达式Ir U E +=和rR E I +=及其适用条件。