高中物理电源和电流和涡流教案
物理教案中的实验探究：电涡流的产生及其原理研究
物理教案中的实验探究：电涡流的产生及其原理研究电涡流一词在日常中似乎并不常见，但它却广泛应用于汽车、电子设备、发电机等许多场合。
本文将介绍电涡流的产生原理及其相关实验探究。
1.实验介绍1.1.实验目的本实验旨在通过实验探究的方式，了解电涡流的产生原理及其特性。
1.2.实验器材电源、线圈、磁铁、万用表、电池、电振荡器等。
1.3.实验过程将磁铁上下翻转多次，观察线圈内部的电流变化情况。
1.4.实验原理在通过导体中的电流时，会产生一个由磁场产生的感应电动势，而这种电动势又会导致传导中对电流的限制，从而形成所谓的电涡流。
当导体移动或者磁场发生变化时也会在材料中产生电压并产生涡流。
这种电流虽然具有阻力，但同时也具有作用于磁场的结果。
2.实验结果在使用磁铁上下翻转多次后，我们可以观察到线圈内部出现的电流变化情况。
当磁铁静止时，线圈内部并不会产生电流，而在将磁铁上下翻转时，线圈内部便出现了明显的电流变化。
我们可以通过使用实验器材进行测量，发现随着磁铁移动产生的电磁力逐渐增强，导致在线圈内部产生电流的能力也随之增强。
当磁铁翻转多次后，线圈内部的电流产生了明显的变化。
3.实验讨论通过此实验我们了解到了电涡流的产生原理及其特性。
当传送电流的导体受到磁场影响时，产生的涡流会对电动势进行限制。
虽然这些涡流在生产和处理电能时可带来一些不利影响，但同时涡流也可被应用于环保和能源转换等领域。
电涡流可以在发电机等装置中产生电流，在产生电能的同时，稍加优化还可使发电机的效率更高。
此外，在电气设备中应用了某些金属材料时，依旧会产生电涡流。
正因为如此，电气设备通常都会采用一些材质较高的导体，以减少与电涡流相关的能源损失。
4.总结电涡流是电气工程中常见的一种现象。
在本文中，我们通过具体的实验探究，了解了电涡流的产生原理及其相关特性。
虽然电涡流在一些情况下会给我们带来不利影响，但它也是一种非常有价值的物理现象，应该充分加以利用。
希望本文对于未来的电气工程工作者们，能够有所启发并帮助他们在工作中更好地应用电涡流。
高中物理课件 涡流
应用： 1、真空冶炼炉：
抽真空
电磁炉
二、探雷器
3.安检门
线圈
门框
报警电路 ~ 交流电
(2)减少涡流
D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不 导电的氧化层
例与练3
铁块会被磁化， 与磁铁相互吸引
铝块不会被磁化， 形成涡流，与磁 铁相互排斥
在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个
条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃
制成的滑块甲初速度向磁铁滑去。各物块在
碰上磁铁前的运动情况是( BD)
A、都做匀速运动
B、甲做加速运动
C、乙做匀速运动
D、丙做匀速运动
涡流的热效应
电感： “通低频，阻高频”
电流频率越高，自感电动势 越大，产生的涡流越强，冶 炼过程越快。
例与练2
下列哪些措施是为了防止涡流的危害（
）CD
A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨
架，把线圈绕在铝框上
C、变压器的铁芯不做成整块，而是用 许多电阻率很大的硅钢片叠合而成
第七节：涡流
一.涡流
1.当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近 的任何导体中都会产生感应电流-----涡流.
2.金属块中的涡流也要产生热量,如果金属的电阻 率小，则涡流很强，产生的热量也很多。
3.应用 (1)利用
a.真空冶炼炉，高频焊接
焊
线圈导线
接
处
电源
待焊接元件
生活中的物理：电磁灶的工作原理
高二物理教案优秀6篇
高二物理教案优秀6篇篇一：高二物理教案篇一教学目标（一）知识目标1、知道电流的产生原因和条件．2、理解电流的概念和定义式，并能进行有关的计算3、理解电阻的定义式，掌握并能熟练地用来解决有关的电路问题．知道导体的伏安特性．（二）能力目标1、通过电流与水流的类比，培养学生知识自我更新的能力．2、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．（三）情感目标通过电流产生的历史材料的介绍，使学生了解知识规律的形成要经过漫长曲折的过程，培养他们学习上持之以恒的思想品质．教学建议1、关于电流的知识，与初中比较有所充实和提高：从场的观点说明电流形成的条件，即导体两端与电源两极接通时，导体中有了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下，发生定向移动而形成电流．知道正电荷在电场力作用下从电势高处向电势低处运动，所以电流的方向是从电势高的一端流向电势低的一端，即在电源外部的电路中，电流的方向是从电源的正极流向负极．2、处理实验数据时可以让学生分析变量，通过计算法和图象法来出来处理数据，加强学生对图象的认识，进一步学会如何运用图象来解题．有条件的学校可以采用“分组实验—数据分析—得出结论”的思路以加强感性认识，有利于对本节重点——的理解3、的讲法与初中不同，是用比值定义电阻的，这种讲法更科学，适合高中学生的特点．电阻的定义式变形后有些学生会产生歧义，认为电阻是由电压和电流决定的，要注意引导解释．5、对于导体的伏安特性是本节的难点，应该结合数学知识进行，并尽可能的多举实例以加强对知识的深化．篇二：高二物理教案篇二定义：电势差是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。
电场中两点的电势之差叫电势差，依教材要求，电势差都取绝对值，知道了电势差的绝对值，要比较哪个点的电势高，需根据电场力对电荷做功的正负判断，或者是由这两点在电场线上的位置判断。
电流之所以能够在导线中流动，也是因为在电流中有着高电势和低电势之间的差别。
第七节涡流
高二物理3-2《涡流》教案杜志刚----肥城一中★新课标要求（一）知识与技能1．知道涡流是如何产生的。
2．知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止。
3．知道电磁阻尼和电磁驱动。
（二）过程与方法培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。
（三）情感、态度与价值观培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。
★教学重点1．涡流的概念及其应用。
2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
★教学难点电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
★教学方法通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验★教学用具：电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置（可拆变压器）、电磁阻尼演示装置（示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁），电磁驱动演示装置（U形磁铁、能绕轴转动的铝框）。
★教学过程（一）引入新课教师：出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？学生：它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。
教师：为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事儿？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。
（二）进行新课1、涡流教师：［演示1］涡流生热实验。
在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2 mm的铁板，铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。
在原线圈接交流电。
几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度，报告给全班同学。
学生：铁板的温度比铁芯高。
教师：为什么铁芯和铁板会发热呢？原来在铁芯和铁板中有涡流产生。
安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？学生：当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。
这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。
师生共同活动：分析涡流的产生过程。
分析：如图所示，线圈接入反复变化的电流，某段时间内，若电流变大，则其磁场变强，而变化的磁场激发出感生电场。
导体可以看作是由许多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋状的感应电流。
由于导体存在电阻，当电流在导体中流动时，就会产生电热，这就是涡流的热效应。
高中物理选择性必修第二册教学课件《涡流现象及其应用》
这些闭合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些闭合
电路中将产生感应电流。即导体内部产生了涡流。
3、条件：（1）穿过导体（金属块）的磁通量发生变化
（2）导体（金属块）本身可自行构成闭合回路
涡流现象
对涡流本质的理解
【小试牛刀】下列哪种做法可能使金属圆盘产生涡流?
电磁炉
锅底产生强涡流，产生大量的热量使锅本身自行高速发热
课堂练习
【例1】(多选)如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电
流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量
热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分发热很少，以下说
法正确的是( AD )
A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快
第五节 涡流现象及其应用
新课导入
既没火苗，也没黑烟，锅底也不变黑，为什么一个大大的线圈就能
让电磁炉工作，使锅里的水很快就烧开？
思考与讨论
1) 在变化磁场中放入金属圆环能否产生感应电流？
若能，感应电流的形状、方向如何？
2) 在变化磁场中放入金属圆盘能否产生感应电流？
若能，感应电流的形状、方向如何？
D.增大铁芯的电阻, 以减小发热量
5、如图，一个铝框放在蹄形磁铁的两磁极之间，可以绕支点自由转动。先使铝
框和磁铁静止，然后转动磁铁，若忽略空气和一切摩擦阻力，则（ A ）
A．铝框与磁铁的转动方向总相同
B．铝框与磁铁的转动方向总相反
C．当磁铁停止转动后，铝框将会保持匀速转动
D．若两者静止时转动铝框，磁铁则不会转动
C.在锅和电磁炉中间放一绝缘物质,电磁炉不能起到加热作用
D.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅,主要原因是这些材料的导热
高中物理电流的教案
高中物理电流的教案
目标：学生能够理解电流的概念，知道电流的计算方法，并能够应用Ohm定律求解电路问题。
素材准备：
1. 电流概念的教学PPT
2. 实验装置：电流表、电压表、电阻器、导线等
3. 课堂练习题
教学步骤：
一、导入（5分钟）
介绍电流的概念，引导学生思考什么是电流，电流的方向如何确定，电流的单位是什么等问题。
二、概念讲解（10分钟）
讲解电流的基本概念，包括电流的定义、符号表示、单位等内容，使用PPT辅助讲解，让学生理解电流的概念。
三、实验操作（15分钟）
组织学生进行电流实验，让学生使用电流表、电压表等装置测量电流、电压，通过实验理解电流的测量方法和计算方法。
四、计算练习（15分钟）
讲解Ohm定律，让学生掌握电流、电压、电阻之间的关系，引导学生应用Ohm定律解决电路问题，进行相关计算练习。
五、课堂练习（10分钟）
组织学生进行课堂练习题，帮助学生巩固所学知识，检验学习效果。
六、作业布置（5分钟）
布置相关作业，要求学生复习与巩固本节课的知识点，并提醒学生及时向老师请教遇到的问题。
七、总结（5分钟）
总结本节课的教学内容，强调电流的重要性和应用，激发学生对物理学习的兴趣。
扩展活动：
鼓励学生在家中自行组织电流实验，探索电流的应用场景，增强对电流概念的理解。
高中物理涡流的概念教案
高中物理涡流的概念教案教学目标：1. 了解涡流的定义和产生原理；2. 掌握涡流的特点和影响因素；3. 能够运用涡流的知识解释实际生活中的现象。
教学重点：1. 涡流的定义和原理；2. 涡流的特点和影响因素；3. 涡流的应用和相关实例。
教学难点：1. 理解涡流产生的原理；2. 分析涡流的特点和影响因素。
教学准备：1. 多媒体课件；2. 实验材料：磁体、铜管等；3. 相关教学资料。
教学过程：一、导入（5分钟）通过展示一个漩涡的视频或图片，引导学生思考：这是什么现象？它是如何产生的？二、讲解涡流的定义和原理（10分钟）1. 介绍涡流概念：涡流是一种液态或气态流体在受到外力作用时产生的旋转流动现象。
2. 解释涡流产生的原理：涡流是由于流体在受到外力作用时，产生了旋转运动，形成了涡旋。
三、探究涡流的特点和影响因素（15分钟）1. 分析涡流的特点：涡流具有环形流线、旋转速度随着距离的增加而减小等特点。
2. 探讨影响涡流产生的因素：涡流的产生受到外力大小、流体粘度、流体密度等因素的影响。
四、实验探究（20分钟）设计涡流实验：将一个磁体掉入铜管中，观察磁体在铜管内的运动情况。
让学生根据实验结果分析涡流的作用机制。
五、应用与拓展（10分钟）1. 讨论涡流的应用领域：涡流传感器、涡流制动器等；2. 调查和讨论其他实际生活中的涡流现象，如厨房水槽漩涡等。
六、总结与评价（5分钟）回顾本节课的重点内容，引导学生总结所学的涡流知识，并评价自己的学习情况。
教学拓展：1. 组织学生进行涡流现象的研究项目，探究更多涡流的应用领域；2. 设计更多涡流实验，进一步深入学生对涡流的理解；3. 播放相关视频或动画，帮助学生更直观地理解涡流的形成和特点。
教学反思：1. 涡流是一个抽象的物理现象，如何通过实验和案例引起学生的兴趣是本课的难点；2. 如何进一步锻炼学生的分析和解决问题的能力，是需要进一步完善的地方。
高三物理优质教案3篇
高三物理优质教案3篇高三物理优质教案1教学目标知识目标1、知道涡流是如何产生的;2、知道涡流对我们的不利和有利的两个方面，以及如何防止和利用;情感目标通过分析事例，培养学生全面认识和对待事物的科学态度.教学建议本节是选学的内容，它又是一种特殊的电磁感应现象，在实际中有很多应用，比如：发电机、电动机和变压器等等.所以可以根据实际情况选讲，或者知道学生阅读.什么是涡流是本节课的重点内容.涡流和自感一样，也有利和弊两个方面.教学中应该充分应用这些实例，培养学生全面认识和对待事物的科学态度.教学设计方案一、引入：引导学生观察发电机、电动机和变压器(可用事物或图片)提出问题：为什么它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多相互绝缘的薄硅钢片叠合而成?引导学生看书回答，从而引出涡流的概念：什么是涡流?把块状金属放在变化的磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内将产生感应电流，这种电流在金属块内自成闭合回路，很象水的旋涡，因此叫做涡流.整块金属的电阻很小，所以涡流常常很大.(使学生明确：涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律.)二、涡流在实际中的意义是什么?⑴为什么电机和变压器通常用相互绝缘的薄硅钢片叠合而成，就可以减少涡流在造成的损失?⑵利用涡流原理制成的冶炼金属的高频感应炉有什么优点?电学测量仪表如何利用涡流原理，方便观察?提出上述问题后，让学生看书、讨论回答三、作业：让学生业余时间到物理实验室观察电度表如何利用涡流，写出小文章进行阐述.高三物理优质教案2《力的合成》是__必修1第五章力与平衡”第1节的内容，是本章的重点内容之一;力学是高中物理的基础，所以本章内容教学的好坏关系到高中物理教学的成败，因此本章的教学尤其重要。
本节在学习了力的初步概念和常见力的基础上来研究多个力的合力问题，有以下几个特点：1.初中已经学习了二力平衡，作为基础;2.学生在标量与矢量方面已经有所了解;3.在《重力》那节课上学习了力的图示等。
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高二物理教案二极管和发光二极管(一)教学目的(二)(三)1.常识性了解二极管的单向导电特性;(四)(五)2.初步认识二极管的应用;(六)(七)3.常识性了解发光二极管的特点。
(八)(九)(二)实验器材(按学生实验分组情况配置,下面列出的是每组的器材)(十)(十一) 1.课本图15-2的实验(十二)(十三)2CZ型半导体二极管1只;0.3安2.5伏小灯泡(附小灯座)1副;一号干电池2节(附电池盒);单刀开关1个;连接导线若干。
(十四)(十五) 2.课本图15-4的实验(十六)(十七)GD55—2型发光二极管1只;200欧滑动变阻器1只;一号干电池(附盒)2节;单刀开关1只;导线若干。
(十八)(十九) 3.课本图15-7的实验(二十)(二十一)GD55—2型发光二极管2只(红、绿色各1只);玩具电动机1只;100欧定值电阻2只;一号干电池2节(附电池盒);单刀开关1只;导线若干。
(二十二)(二十三)(三)教学过程(二十四)(二十五)1.引入新课(二十六)(二十七)教师举例说明在日常生活中和现代科技中经常遇到的许多自动控制装置,如:自动报警装置、路灯发光和熄灭的自动控制等。
这些自动控制装置都是由电子元件组成的。
今天,我们就学习常见的有用的电子元件的初步知识。
首先学习二极管。
(二十八)(二十九)板书:(第一节二极管和发光二极管)(三十)(三十一)2.进行新课(三十二)(三十三)(1)二极管的单向导电性(三十四)(三十五)二极管是半导体二极管的简称,半导体二极管也叫晶体二极管,它由半导体材料构成,是电子技术中最常见的电子元件之一。
顾名思义,它有二根引线,一根叫正极,一根叫负极。
(三十七)板书:(二极管是半导体二极管的简称。
)(三十八)(三十九)在黑板上画出二极管的符号,说明符号上的箭头指向表示允许电流通过的方向。
(四十)(四十一)展示不同规格(类型)的二极管,使学生对二极管有直观印象:即二极管都有二根引线。
指出判断二极管正负极的方法。
(四十二)(四十三)学生实验(四十四)(四十五)让学生按照课本图15-2甲和乙,分别连接电路,接通开关,观察小灯泡发光情况。
然后通过讨论,板书结论:(四十六)(四十七)(二极管的单向导电性:当二极管的正极与电池的正极连接、二极管的负极与电池的负极连接时,小灯泡才发光,否则小灯泡不发光。
)(四十八)(四十九)(2)发光二极管(五十)(五十一)二极管有许多种,如普通二极管、发光二极管、光敏二极管等,下面我们来介绍发光二极管。
(五十二)(五十三)展示发光二极管,让学生观察它的外形,它也有二根引线,较长的一根为正极,较短的一根为负极。
有的发光二极管带有一个小平面,靠近小平面的一根引线为负极。
在黑板上画出发光二极管在电路中的符号,并做说明。
(五十四)(五十五)学生实验:让学生按照课本图15-4那样连接电路,先观察发光二极管在什么情况下发光,什么情况下不发光。
然后在发光二极管发光的电路中,用滑动变阻器改变通过发光二极管的电流大小,再观察发光二极管的发光情况。
(五十六)(五十七)实验后,通过讨论,板书结论:(五十八)(发光二极管在导电时发光,在不导电时不发光;发光二极管导电发光时的明亮程度与通过发光二极管的电流大小有关系,通过发光二极管的电流大时,二极管发的光亮,电流小时暗。
)(五十九)(六十)总结后,教师参照课文介绍发光二极管的正常工作电流值及发光二极管的用途。
再做下面的演示:(六十一)(六十二)演示实验:按照课本图15-6连接电路,演示手控交通红绿灯。
(六十三)(六十四)下面请同学们按照课本图15-7连接电路,用不同颜色的发光二极管来显示电动机是向哪个方向转动的。
(六十五)(六十六)学生实验:(要求同学们标出红灯亮时表示电动机向哪个方向转,绿灯亮时表示电动机向哪个方向转。
)(六十八)3.小结(六十九)(七十)(1)二极管有特殊的导电性质——单向导电性。
(七十一)(七十二)(2)发光二极管与一般二极管相比,它有能在导电时发光,且发光明亮程度与电流大小有关系的特点。
(七十三)(七十四)(3)发光二极管有特殊的用途:因为它正常工作电流小,发光又与电流大小有关,所以常用它省电且灵敏的特点来做电路的显示装置(如录音机上就用到了不同颜色的发光二极管,来显示音调的高低和音量的大小。
(七十五)(七十六)4.布置作业(七十七)(七十八)课本上本章的习题1。
(七十九)(八十)(四)说明(八十一)(八十二)1.本节(及本章)的教学目的不在于讲多少知识,不要求学生理解许多专业名词、术语,更不要求理解电子元件的工作原理,只要求学生有个感性认识,知道元件的作用即可。
(八十三)(八十四)2.本节(及本章)的“实验”都是要学生自己来做的,不能用教师的演示来代替,只有课文中提到的实验,如课本中图15-6这类实验才可以只演示而不作学生实验。
时间上要充裕,使学生能有机会反复动手玩味。
只有这样,才能有好的教学效果。
使学生通过自己动手、自己的实践来认识电子元件的作用。
(八十五)(八十六)3.在做实验时,要注意说明限流电阻的作用,其工作原理不必讲解。
(八十七)(八十八)4.如有可能可简要地向学生介绍一下二极管的极性及好坏的简易判别方法,以扩充学生的知识面,也可以向学生介绍一下二极管的规格、型号、用途,以便学生自己动手购买器件,进行小实验、小制作活动。
高二物理教案涡流通过分析事例,培养学生全面认识和对待事物的科学态度.教学建议本节是选学的内容,它又是一种特殊的电磁感应现象,在实际中有很多应用,比如:发电机、电动机和变压器等等.所以可以根据实际情况选讲,或者知道学生阅读.什么是涡流是本节课的重点内容.涡流和自感一样,也有利和弊两个方面.教学中应该充分应用这些实例,培养学生全面认识和对待事物的科学态度.教学设计方案一、引入:引导学生观察发电机、电动机和变压器(可用事物或图片)提出问题:为什么它们的铁芯都不是整块金属,而是由许多相互绝缘的薄硅钢片叠合而成?引导学生看书回答,从而引出涡流的概念:什么是涡流?把块状金属放在变化的磁场中,或者让它在磁场中运动时,金属块内将产生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合回路,很象水的旋涡,因此叫做涡流.整块金属的电阻很小,所以涡流常常很大.(使学生明确:涡流是整块导体发生的电磁感应现象,同样遵守电磁感应定律.)二、涡流在实际中的意义是什么?⑴为什么电机和变压器通常用相互绝缘的薄硅钢片叠合而成,就可以减少涡流在造成的损失?⑵利用涡流原理制成的冶炼金属的高频感应炉有什么优点?电学测量仪表如何利用涡流原理,方便观察?提出上述问题后,让学生看书、讨论回答三、作业:让学生业余时间到物理实验室观察电度表如何利用涡流,写出小文章进行阐述. 高二物理教案电源和电流[要点导学]1.能把电子从正级搬运到负级的装置是__________。
2.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。
3.形成电流的必要条件:(1)要有能自由移动的______。
在导体中存在着大量的能自由移动的电荷,如金属导体中的_______,电解液中的________等。
(2)导体两端有______,即能产生驱使电荷作定向移动的作用力--电场力。
电源的作用就是保持导体两端的电压,从而使电路中有持续的电流。
4.电流的定义:通过导体横截面的电量跟所用时间的比值叫电流,表达式I=q/t。
电流的单位:安(A),1A=1C/s,常用单位还有毫安(mA)、微安(μA),1A=103mA=106μA。
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之一。
5.电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
在金属导体中,电流方向与电子定向移动的方向_______。
但电流是标量,电流的方向表示的是电流的流向,电流的叠加是求代数和,而不是矢量和。
6.恒定电流:大小和方向都不随时间变化的电流。
7.电流的微观表达式:I=nqvS。
其中,n是导体每单位体积内的自由电荷数,q是每个自由电荷的电量,v是导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率,S是导体的横截面积。
推导过程如下:如图12-1-1所示,在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取截面B和C,设导体的截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个电荷的电量为q,电荷的定向移动速率为v,则在时间t内处于相距为vt的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C。
由于I=q/t可得:I=qnSvt/t=nqvS[范例精析]例1 某电解池中,若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面,那么通过这个截面的电流是( ).A.OB.0.8 AC.1.6 AD.3.2 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=1.6×10-19×2×1.0×1019C+1.6×10-19×1×2.0×1019C=6.4C。
根据电流的定义式得:I=q/t=6.4/2=3.2A拓展:电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电量,而正电荷的定向移动形成电流与负电荷定向移动形成电流是等效的。
只不过负电荷定向移动形成电流的方向与负电荷定向移动的方向相反而已。
例2 电子的绕核运动可等效为环形电流。
若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,则其等效电流等于多少?解析:假想电子绕核运动的轨迹就是一个环形导体,在运动的轨迹上任取一截面,则在一个周期内只有一个电子通过这个截面,由于电子电荷量题目已经给出,只要求出电子运动的周期,就可以根据电流的定义求解。
根据圆周运动的知识可知,电子运动的周期为T=2πr/v,因此所求电流为I=e/T=ev/2πr.拓展:本题用到前面所学有关圆周运动的基本知识,还用到一种等效的思维方法。
由于没有直观经验,对于不少学生来说,采用这个思维方法是有一定难度的,因此本题作为一种类型,希望学生通过练习积累这种解题思路,在今后解决类似问题时可以采用相近的思维方法。
例如:一电子沿一圆周顺时针方向高速运动,周期为10-10s,则等效电流大小为------A,电流方向是----------(填"顺时针"或"逆时针" )。
[答案:1.6×10- 9,逆时针]例3 有一横截面积为s的铜导线,流经其中的电流强度为I;设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电量为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.IΔt /eD. IΔt /se解析:因为I=q/Δt,所以q=I·Δt自由电子数目为:N=q/e= IΔt /e,则选项C正确。