2.1导体中的电场和电流DOC最新版
2.1导体中的电场和电流
6/13/2020
课堂训练
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量 为10C，则导体中的电流为________A； 1A
2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反 方向通过横截面的正负离子的电量均为10C， 则电解液中的电流为_______A． 2A
6/13/2020
3.2 A
3．决定电流大小的微观量
在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两 个截面B和C，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，每个电荷的电荷量为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 ．
6/13/2020
取电子运动轨道上任一截面，在电子运动一周的
时间T内，通过这个截面的电量q=e，由圆周运动
的知识有： 2πR
T= 根据电流的定义
V
I
q t
ev
2R
6/13/2020
课堂训练
7、关于电流的方向，下列叙述中正确的是 C
A．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移 动的方向
B．在电解质溶液中有自由的正离子和负离子， 电流方向不能确定
导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.
v IM
SN Ae
7.5105m / s
6/13/2020
v sv vt
补充：三种速度的区别
自由电荷定 向移动速率
自由电荷定向移动形成电流，其中 电荷定向移动速率的数量级一般为 10-5m/s
无规则热运 动速率
导体中的自由电子在不停的做无规 则热运动，其速度与温度有关，常 温下电子热运动速率数量级为105m/s。
电流和电场强度的关系
电电电电电电电电电电
电流和电场强度之间存在一定的关系，即电场强度可以用来表示电流的大小。
在物理学中，电流是指电荷在导体中的流动。
电场强度是指在一个电场中，电荷的移动方向和强度的物理量。
电场强度和电流之间的关系可以用以下方程式表示：
I = nqAv
其中，I表示电流，n表示电荷粒子的数量，q表示电荷粒子的电荷量，A表示导体的截面积，v表示电荷粒子的平均速度。
可以看出，电流的大小与电荷粒子的数量、电荷量、截面积和速度有关。
电场强度也可以用如下方程式表示：
E = F/q
其中，E表示电场强度，F表示电荷受到的力，q表示电荷量。
可以看出，电场强度与电荷受到的力和电荷量有关。
因此，电流和电场强度之间存在一定的关系。
2020学年高中物理 专题2.1 电源和电流试题 新人教版选修3-1
第1节电源和电流一、电源和恒定电场1．电源的概念电源就是把从正极搬迁到负极的装置。
从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为的装置。
2．电源的作用保持导体两端的（电压），使电路有持续的电流。
3．导线内的电场有电源的电路中，导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的共同形成的。
详尽的分析说明：尽管这些电荷也在运动，有的流走了，但是另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也是稳定的，故称。
4．恒定电场由稳定分布的电荷所产生的电场称为恒定电场。
二、电流及其微观表达式1．电流通过导体横截面的跟通过这些电荷量所用的时间的。
2．电流的定义式。
3．电流的单位安（安培），。
1 mA= A，1 μA= A。
自由电子电能电势差电荷恒定电场稳定的电荷量比值 A 10-3 10-6电流的微观表达式取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。
设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电荷量为q，则在时间t内处于相距为v t的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C。
体积为V=vtS电荷数为N=nV总电荷量为Q=nVq=nvtSq电流为I=Q/t=nvqS此即电流的微观表达式。
【例题】如图所示是静电除尘器示意图，A接高压电源正极，B接高压电源的负极，AB之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极A的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电吸附到正极A上，排出的烟就成为清洁的了，已知每千克煤粉会吸附n mol电子，每昼夜除尘的质量为m，计算高压电源的电流I （电子电荷量设为e，阿伏伽德罗常数为N，一昼夜时间为t）。
A参考答案：试题解析：根据电流定义式，只要能够计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q，就可以求出电流。
由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电荷量为总电荷量的一半。
，，，。
规律总结：1．当正、负电荷同时参与导电时，电流定义式中的电荷量是正、负电荷的电荷量的绝对值之和；2．电流与横截面积结无关，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反；3．等效思想：将电荷的绕核运动等效为电荷沿着一个环形导体定向运动，从而形成环形电流，再结合电流的定义式求解。
2.1 导体中的电场和电流
2.1 导体中的电场和电流导体中的电场和电流是固体物质中电子运动的重要性质。
在物质中存在自由电子，当外加电场作用于导体时，自由电子会受到电场力的作用而产生电流。
本文将详细介绍导体中的电场和电流的相关概念和特性。
1. 导体中的电场导体中存在大量自由电子，这些自由电子能够在导体内自由移动。
当导体外加电场时，电场力会作用于自由电子，使得电子在导体内发生漂移。
导体中的电场主要通过电子的漂移来展现。
导体中的电场强度与导体内自由电子的密度和电子的漂移速度相关。
当外加电场的电场强度增加时，自由电子的漂移速度也会增加，导致电流密度增大。
此时，导体中的电阻会产生一定的电压降，使得电流得以流动。
2. 导体中的电流导体中的电流是指带电粒子（一般为电子）在导体中的移动。
导体中的电流主要是由外电场作用于导体内的自由电子而产生的。
当外加电场作用于导体中时，电场力会作用于自由电子，使得它们在导体内发生漂移。
自由电子在导体内的漂移形成了电流。
导体中的电流方向与电场方向相反。
具体来说，当外加电场方向为正方向时，导体内的电流方向为负方向。
导体中的电流通过单位横截面积的电荷量来表示，单位为安培（A）。
电流大小与电荷量和电流流动的时间相关。
根据欧姆定律，导体中的电流与电压和电阻之间存在线性关系。
当给定电压情况下，导体的电阻越小，电流就越大。
3. 导体中的电场和电流关系导体中的电场和电流之间存在着密切的关系。
外加电场会使导体内的自由电子发生漂移，产生电流。
导体中的电流会使得导体内部形成一个电场分布，该电场与外加电场方向相反，抵消外加电场对导体内电子的作用。
导体中的电场分布可以用导体内的电势分布来描述。
在稳态下，导体内各点的电势相等。
这是因为在稳态下，导体内的自由电子已经达到了平衡状态。
通过电位移定义电场强度，可以得出导体内各点的电势相等。
导体中的电场分布和导体内的电流分布存在一定的关系。
在导体中存在一种现象，即导体内的电流主要在导体表面流动。
高中物理恒定电流教案人教版选修3-1
第二章、恒定电流第一节、导体中的电场和电流〔1课时〕一、教学目标〔一〕知识与技能1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。
〔二〕过程与方法通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。
〔三〕情感态度与价值观通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。
三、重点与难点：重点：理解电源的形成过程及电流的产生。
难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。
四、教学过程〔一〕先对本章的知识体系及意图作简要的概述〔二〕新课讲述----第一节、导体中的电场和电流1．电源：先分析课本图2。
1-1 说明该装置只能产生瞬间电流〔从电势差入手〕[问题]如何使电路中有持续电流？〔让学生回答—电源〕类比：〔把电源的作用与抽水机进行类比〕如图2—1，水池A、B的水面有一定的高度差，假设在A、B之间用一细管连起来，那么水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。
A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。
教师提问：怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢?让学生回答：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。
归纳：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。
〔从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置〕2．导线中的电场：结合课本图2。
1-4分析导线中的电场的分布情况。
导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。
了解电流的方向与电场的方向关系
了解电流的方向与电场的方向关系电流是指带电粒子在导体中的流动，而电场是指电荷周围的电势能分布。
电流的方向与电场的方向之间存在着密切的关系。
本文将探讨电流的方向与电场的方向之间的关系。
一、电流的方向在电路中，电流的方向通常按照正电荷的流动方向来确定。
当正电荷从高电压区域流向低电压区域时，称为正向电流；反之，当负电荷从低电压区域流向高电压区域时，称为反向电流。
电流的方向可以用箭头表示，指向正电荷流动的方向。
二、电场的方向电场是由电荷周围的电势能引起的力场。
正电荷产生的电场是由正向指向负向，而负电荷产生的电场是由负向指向正向。
电场的方向可以用箭头表示，箭头指向电场力作用的方向。
三、电流与电场的关系电流与电场之间存在着密切的关系。
当电荷离开一个区域时，会在该区域产生一个电场，其方向与正电荷流动的方向相反。
这是因为当正电荷流向某一方向时，它会在周围产生一个正电荷的亏空，从而形成一个指向反方向的电场。
根据安培环路定理，电流产生的磁场沿着闭合电流回路的方向。
而电场的方向与磁场的方向相互垂直。
因此，在电路中，电流的方向确定后，可以通过电场的方向来推断电流回路中磁场的方向。
总结起来，电流的方向与电场的方向之间存在着一定的关系，可以通过正电荷流动方向和电场的分布来推断。
电流产生的磁场方向垂直于电场的方向。
而通过电场和磁场的相互关系，可以研究电磁感应、电动势等重要的电磁现象。
结束语：通过本文的论述可以得出结论，电流的方向与电场的方向之间存在着密切的关系。
电流的方向可以根据正电荷的流动方向进行确定，而电场的方向则与电荷的分布情况相对应。
电流产生的磁场方向垂直于电场的方向。
电流与电场之间的关系对于理解电磁现象以及电路的工作原理具有重要的意义。
2.1 电源和电流、电动势
电源和电流、电动势精讲年级：高中科目：物理类型：选考制作人：黄海辉知识点：电源和电流、电动势1．电源和电流(1)电流形成的机制：自由电荷的定向移动形成电流，一是要有自由电荷，二是要有电势差。
(2)恒定电流的含义：大小和方向都不变的电流称为恒定电流。
(3)电流方向的确定方法：电流是标量(填“标量”或“矢量”)，电流方向跟正电荷定向移动的方向相同，外电路由电源正极流向电源负极，内电路由电源负极流向电源正极。
(4)电流的定义式及单位：I＝qt，其中q是时间t内通过导体横截面的电荷量，电流的单位：安培，符号：A。
2．电动势(1)电源的作用：电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能。
(2)电动势的定义式和单位①物理意义：反映电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。
②定义：电源在移动电荷过程中，非静电力对电荷做的功W与移动电荷的电荷量的比值。
③定义式：E＝Wq；单位：伏特，符号：V。
(3)电源内部也是由导体组成的，电源内部的电阻叫电源的内阻。
3. 电流表达式的理解（1）定义式：I＝qt，式中I表示电流，q为时间t内通过导体横截面的有效电荷量(在产生电流的效果上来说)。
该式求出的是电流的平均值。
（2）决定式：I＝UR，不考虑温度的影响，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
4. 电动势与电压的区别和联系（1）电源电动势是表征电源特性的物理量，只与电源有关，与外电路的状况无关；电路中任意两点之间的电压与电源的电动势和电路参数有关。
（2）电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领，即非静电力移送单位正电荷从电源负极至正极所做的功；电压的大小表示电场力在电场中两点之间移动单位正电荷做的功，是把电能转化为其他形式的能。
（3）两者之间的联系：电路闭合时，E＝U内＋U外；电路断开时，E＝U外。
【例1】对于欧姆定律，下列说法正确的是()A．从I＝UR可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比B．从R＝UI可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比C．从R＝UI可知，导体的电阻跟导体中的电流成反比D．从R＝UI可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零解析对于欧姆定律I＝UR可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比，选项A对；导体的电阻由导体本身决定，跟导体两端的电压和通过导体的电流无关，选项B、C、D错。
电流电荷在导体中的运动
电流电荷在导体中的运动电流电荷在导体中的运动是电学领域中的基本概念之一，探究电流电荷的运动规律对于理解电路工作原理至关重要。
本文将介绍电流电荷在导体中的运动原理，并探讨其与导体性质、电压、电阻之间的关系。
一、电流和电荷电流是电荷在单位时间内通过导体某一截面的数量，用符号I表示，单位为安培(A)。
电荷是电流的基本载体，用符号Q表示，单位为库仑(C)。
根据电流和电荷的定义，电流I = Q / t，其中Q为通过截面的电荷量，t为通过截面所需的时间。
二、导体中自由电子的运动导体中的电流主要是由导体内部自由电子的运动引起的。
在固体导体中，自由电子是由原子或分子中松散的外层电子形成的。
在导体处于静止状态时，自由电子是随机运动的，由于各个方向运动的自由电子数目大致相等，导致整体上没有净电荷和电流。
三、电势差和电场导体中电荷的运动离不开电势差的存在。
电势差（电压）是指导体两点之间电势能的差异，用符号V表示，单位为伏特(V)。
电势差的产生及电荷的运动都与电场的存在有关。
电场是指导体内部存在的能够产生电场力的区域，通过施加电场力使得电荷产生运动。
四、欧姆定律当导体内部存在电势差时，导体内的自由电子受到电场力的作用，从而产生了电流。
根据欧姆定律，电流I与电压V之间的关系可表示为V = IR，其中R为导体的电阻，单位为欧姆(Ω)。
欧姆定律揭示了导体中电流电荷运动与电势差、电阻之间的关系。
五、电流分布在导体内部，电流的分布是非均匀的。
一般情况下，导体中心的电流密度较大，而靠近导体表面的电流密度较小。
这是因为导体表面与周围介质存在界面效应，在界面附近电流受到限制而密度较小。
六、导体的电阻导体的电阻是指导体对电流通过的阻碍程度，在电路中起到限制电流流动的作用。
电阻的大小取决于导体材料的特性、几何形状及温度等因素。
导体的电阻与电流的关系可以通过欧姆定律来描述。
七、导体的导电性质导体的导电性质直接影响着电流电荷在导体中的运动。
对于良导体来说，电荷能够自由地在导体中移动，从而产生较大的电流。
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2.1导体中的电场和电流DOC最新版
高中物理课堂教学教案2.1导体中的电场和电流年月日课题§2.1导体中的电场和电流课型新授课（课时）教学目标（一）知识与技能1、了解电源的形成过程。
2、掌握恒定电场和恒定电流的形成过程。
（二）过程与方法在理解恒定电流的基础上，会灵活运用公式计算电流的大小。
（三）情感、态度与价值观通过本节对电源、电流的学习，培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。
教学重点、难点理解电源的形成过程及电流的产生。
会灵活运用公式计算电流的大小。
教学方法探究、讲授、讨论、练习教学手段投影片，多媒体辅助教学设备教学活动（一）引入新课教师：人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识，而且形成了若干重要的电学概念和研究方法，成为电学理论的重要基础。
但是，无论在自然界还是生产和生活领域，更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。
那么，电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律，产生哪些效应？这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢？过渡：这节课就来学习有关电流的知识。
（板书课题：导体中的电场和电流）（二）进行新课教师活动：为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，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？通过现象对比，激发学生的求知欲。
调动学生的学习积极性。
过渡：要回答这个问题，就要从电源的知识学起。
1．电源教师：（投影）教材图2.1－1，（如图所示）分别带正、负电荷的a、b两个导体球，它们的周围存在电场。
如果用一条导线r将它们连接起来，分析a、b周围的电场、a、b之间的电势差会发生什么变化？最后，a、b两个导体球会达到什么状态？r中出现了怎样的电流？学生活动：在教师的引导下，分析a、b周围的电场、a、b之间的电势差的变化情况。
认识到，最终a、b两个导体球会达到静电平衡状态。
理解导线r中的电流只能是瞬时的。
教师：（投影）教材图2.1－2，（如图所示）提
出问题：如果在ab之间接上一个装置p，它能把经过r流到a的电子取走，补充给b，使ab始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？引导学生讨论、解释可能会产生的现象。
培养、锻炼学生的思维能力。
通过学生回答，发表见解，培养学生语言表达能力。
师生互动，建立起电源的概念。
思考：电源p在把电子从a搬运到b的过程中，电子的电势能如何变化？电源发挥了怎样的作用？过渡：在有电源的电路中，导线内部的电场强度有何特点呢？2、导线中的电场教师：（投影）教材图2.1－3，（如图所示）介绍图中各部分的意义，取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后进行研究，如图2.1－4所示。
教师引导学生讨论导线中的电场将如何变化，最终又会达到怎样的状态。
要把思维的过程展现给学生。
说明：教师要引导学生运用微元法和矢量叠加的方法，探究导线中电场的变化情况，分析出最终导线两侧积累的电荷将达到平衡状态，垂直于导线方向上电场的分量将减为零，导线内的电场线保持和导线平行。
这里一定要强调，这是电源电场和导线两侧的电荷得电场共同叠加的结果。
通过师生分析，建立起恒定电场的概念。
引导学生理解电荷的“稳定分布”是一个动态平衡的过程，不是静止不变的。
思考：在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中还是否适用呢？过渡：在恒定电场中自由电荷会受到电场力的作用，而发生定向运动，从而形成电流，恒定电场中的电流有何特点，又如何描述呢？3、恒定电流教师：恒定电场中的电流是恒定不变的，称为恒定电流（为什么？）。
电流的强弱就用电流这个物理量来描述。
电流的定义：物理上把通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。
用i表示电流。
电流的定义式是什么？学生：i= 教师：回忆一下初中学过的知识，电流的单位有哪些？它们之间的关系是什么？学生：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是a。
电流的常用单位还有毫安（ma）和微安（μa）。
它们之间的关系是： 1 ma=10-3a；1μa=10-6a 教师：1a的物理意义是什么？学生：如果在1 s内通过导体横截面的电荷量是1 c，导体中的电流就是1 a。
即
1a=1 c/s ［投影］教材42页例题，教师引导学生分析题意，构建物理模型，培养学生分析问题解决问题的能力。
师生互动：讨论，如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？点评：通过对结论的讨论，深化对物理概念和规律的理解。
（三）课堂总结、点评教师活动：让学生概括总结本节的内容。
请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）实例探究☆关于电流的方向【例1】关于电流的方向，下列叙述中正确的是_______ a．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向b．在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定c．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向d．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同解析：正确选项为c 电流是有方向的，电流的方向是人为规定的。
物理上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一定与电流的方向相反。
☆关于电流的计算【例2】某电解质溶液，如果在1 s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？解析：设在t=1 s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价离子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t时间内通过该横截面的电荷量为q=（2n1+n2）e 电流强度为i= = = ×1.6×10-19a=3.2 a 【例3】氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为r的圆轨道上做匀速圆周运动。
已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流多大？解析：取电子运动轨道上任一截面，在电子运动一周的时间t内，通过这个截面的电量q=e，由圆周运动的知识有：t= 根据电流的定义式得：i=
学生活动作业书面完成p43“问题与练习”第1、2题；思考并回答第3题。
板书设计教学后记
2.1导体中的电场和电流DOC最新版。