第十一章電路及其應(yīng)用第十一章電路及其應(yīng)用1學(xué)習(xí)目標(biāo)1

電源和電流學(xué)習(xí)目標(biāo)1電源和電流2知識(shí)點(diǎn)一電源答案:導(dǎo)線中的自由電子和導(dǎo)體B上的電子流向?qū)wA.1.如圖所示,A、B兩個(gè)導(dǎo)體分別帶正、負(fù)電荷.如果在它們之間連接一條導(dǎo)線H,回答下列問題.(1)用導(dǎo)線連接后,電荷怎樣移動(dòng)?知識(shí)點(diǎn)一電源答案:導(dǎo)線中的自由電子和導(dǎo)體B上的電子流向?qū)w3(2)用導(dǎo)線連接后會(huì)有電流,為什么電流只是短暫的?答案:因?yàn)殡姾傻亩ㄏ蛞苿?dòng),B失去電子,A得到電子,A、B之間的電勢差很快消失,兩導(dǎo)體成為一個(gè)等勢體,達(dá)到靜電平衡,所以導(dǎo)線中的電流只是短暫的.2.若在A、B之間加一個(gè)裝置P,如圖所示,該裝置能在B失去電子的過程中,不斷地從A取走電子補(bǔ)充給B,使A、B始終帶一定數(shù)量的正、負(fù)電荷.(2)用導(dǎo)線連接后會(huì)有電流,為什么電流只是短暫的?答案:因?yàn)?(1)導(dǎo)線H上的電流如何?答案:由于A、B之間始終存在電勢差,導(dǎo)線H內(nèi)存在持續(xù)的電流.(2)圖中裝置P是什么?它具有什么作用?答案:裝置P稱為電源,A為電源的正極,B為電源的負(fù)極.電源的作用就是把負(fù)電荷在電源內(nèi)部由負(fù)極搬運(yùn)到正極,維持電源正極和負(fù)極之間的電勢差,從而使電路中有持續(xù)電流.(1)導(dǎo)線H上的電流如何?答案:由于A、B之間始終存在電勢差53.如圖所示,電閃雷鳴時(shí),強(qiáng)大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光,但它是短暫的,而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光,這是為什么?答案:因?yàn)槭蛛娡搽娐分杏须娫?電源能提供持續(xù)的電流,所以小燈泡能持續(xù)發(fā)光;而發(fā)生在云層間的閃電,沒有電源,不能形成持續(xù)的電流.3.如圖所示,電閃雷鳴時(shí),強(qiáng)大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光,但6知識(shí)點(diǎn)二恒定電流1.恒定電場是如何產(chǎn)生的?它的特點(diǎn)是什么?答案:恒定電場是由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的,它的特點(diǎn)是任何位置的電荷分布和電場強(qiáng)度都不隨時(shí)間變化,其基本性質(zhì)與靜電場相同.2.如圖所示,導(dǎo)體中的自由電荷能夠定向移動(dòng)形成電流,其定向移動(dòng)的原因是什么?為什么其平均速率不會(huì)發(fā)生變化?答案:自由電荷在恒定電場的作用下做定向運(yùn)動(dòng),但在運(yùn)動(dòng)過程中與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子不斷碰撞,碰撞的結(jié)果是大量自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化.知識(shí)點(diǎn)二恒定電流1.恒定電場是如何產(chǎn)生的?它的特點(diǎn)是什么?7

方向強(qiáng)弱電荷量時(shí)間安培安毫安微安103106正電荷

方向強(qiáng)弱電荷量時(shí)間安培安毫安微安103106正電荷8小試身手判斷下列說法的正誤并和同學(xué)交流(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”).1.必須有電源,自由電荷才能在電路中移動(dòng).(

)2.導(dǎo)體內(nèi)沒有電流,就說明導(dǎo)體內(nèi)部的電荷沒有運(yùn)動(dòng).(

)3.恒定電場形成后電路中的電荷不再發(fā)生移動(dòng).(

)4.電荷移動(dòng)的方向就是電流的方向.(

)5.因?yàn)殡娏骷扔写笮∮钟蟹较?所以電流是矢量.(

)6.單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越大,電流就越大. (

)×××××√小試身手判斷下列說法的正誤并和同學(xué)交流(正確的打“√”,錯(cuò)誤9探究一

電流的理解和計(jì)算問題情境如圖所示,在裝有導(dǎo)電液體的細(xì)管中,正、負(fù)兩種電荷向相反的方向運(yùn)動(dòng),在時(shí)間t內(nèi)通過細(xì)管某截面的正電荷的電荷量為q1,通過此截面的負(fù)電荷的電荷量絕對(duì)值為q2.探究一電流的理解和計(jì)算問題情境如圖所示,在裝有導(dǎo)電液體的細(xì)104×10-13m/s答案:物理學(xué)中規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越大,電流就越大.等于光速,閉合開關(guān)的瞬間,電路中各個(gè)位置以光速建立電場,電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開始做定向移動(dòng),整個(gè)電路也就幾乎同時(shí)形成了電流導(dǎo)體內(nèi)沒有電流,就說明導(dǎo)體內(nèi)部的電荷沒有運(yùn)動(dòng).5×1028個(gè)自由電子,則自由電子定向移動(dòng)的平均速率是多大?1m2的某截面,那么通過這個(gè)截面的電流是 ()(2)正確理解各符號(hào)的意義,n表示導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù),v表示自由電荷定向移動(dòng)的速率.25×1010(2)7.由圖可知,正電荷定向移動(dòng)所形成的電流方向向右,負(fù)電荷定向移動(dòng)所形成的電流方向也向右,故導(dǎo)電液體中電流方向?yàn)橛勺笙蛴?單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越大,電流就越大.答案:物理學(xué)中規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?4×10-13m/s電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由正極不斷地搬運(yùn)到負(fù)極,從而保持兩極之間穩(wěn)定的電勢差電池容量一定,手機(jī)待機(jī)時(shí)的放電電流小于使用手機(jī)播放視頻時(shí)的放電電流,所以用手機(jī)播放視頻后,手機(jī)可以使用的時(shí)間比待機(jī)時(shí)間短.如圖所示,A、B兩個(gè)導(dǎo)體分別帶正、負(fù)電荷.這些電荷全部通過橫截面D所需的時(shí)間是多少?如何確定導(dǎo)電液體中電流的方向?充電時(shí),帶正電的鋰離子從正極向負(fù)極運(yùn)動(dòng),靜電做正功,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能.電池容量一定,手機(jī)待機(jī)時(shí)的放電電流小于使用手機(jī)播放視頻時(shí)的放電電流,所以用手機(jī)播放視頻后,手機(jī)可以使用的時(shí)間比待機(jī)時(shí)間短.1.如何確定導(dǎo)電液體中電流的方向?答案:物理學(xué)中規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向與電流的方向相反.由圖可知,正電荷定向移動(dòng)所形成的電流方向向右,負(fù)電荷定向移動(dòng)所形成的電流方向也向右,故導(dǎo)電液體中電流方向?yàn)橛勺笙蛴?2.怎樣計(jì)算導(dǎo)電液體中電流的大小?

4×10-13m/s1.如何確定導(dǎo)電液體中電流的方向?答案113.歸納總結(jié)形成持續(xù)電流的條件.答案:導(dǎo)體內(nèi)有自由移動(dòng)的電荷;導(dǎo)體兩端有穩(wěn)定的電勢差.4.如圖所示,某手機(jī)電池上的文字標(biāo)明該電池容量為1600mA·h,請(qǐng)分析電池的容量指的是什么?為什么用手機(jī)播放視頻后,手機(jī)可以使用的時(shí)間比待機(jī)時(shí)間短?給鋰電池充電時(shí),帶正電的鋰離子向哪個(gè)方向移動(dòng)?靜電力做正功還是做負(fù)功?能量如何轉(zhuǎn)化?3.歸納總結(jié)形成持續(xù)電流的條件.答案:導(dǎo)體內(nèi)有自由移動(dòng)的電荷12答案:自由電荷在恒定電場的作用下做定向運(yùn)動(dòng),但在運(yùn)動(dòng)過程中與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子不斷碰撞,碰撞的結(jié)果是大量自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化.4×10-13m/s4×10-13m/s導(dǎo)體內(nèi)沒有電流,就說明導(dǎo)體內(nèi)部的電荷沒有運(yùn)動(dòng).電路中有一電阻,通過該電阻的電流為5A,通電5min,通過電阻橫截面的電子數(shù)為 ()探究一電流的理解和計(jì)算這些電荷全部通過橫截面D所需的時(shí)間是多少?(1)形成持續(xù)電流的條件:導(dǎo)體內(nèi)有自由移動(dòng)的電荷;導(dǎo)體兩端有穩(wěn)定的電勢差.如圖所示,A、B兩個(gè)導(dǎo)體分別帶正、負(fù)電荷.答案:物理學(xué)中規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?答案:物理學(xué)中規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?導(dǎo)體中的電子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),電子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等,電子的熱運(yùn)動(dòng)不能形成電流電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極不斷地搬運(yùn)到正極,從而保持兩極之間穩(wěn)定的電勢差(1)在1s內(nèi),有多少個(gè)電子通過導(dǎo)線的橫截面?已知元電荷e=(1)在1s內(nèi),有多少個(gè)電子通過導(dǎo)線的橫截面?已知元電荷e=因?yàn)殡娏骷扔写笮∮钟蟹较?所以電流是矢量.答案:裝置P稱為電源,A為電源的正極,B為電源的負(fù)極.歸納總結(jié)形成持續(xù)電流的條件.探究二電流的微觀表達(dá)式1500B.答案:電池的容量指電池放電過程中能輸出的總電荷量,即q=It=1.6×3600C=5760C.電池容量一定,手機(jī)待機(jī)時(shí)的放電電流小于使用手機(jī)播放視頻時(shí)的放電電流,所以用手機(jī)播放視頻后,手機(jī)可以使用的時(shí)間比待機(jī)時(shí)間短.充電時(shí),帶正電的鋰離子從正極向負(fù)極運(yùn)動(dòng),靜電做正功,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能.答案:自由電荷在恒定電場的作用下做定向運(yùn)動(dòng),但在運(yùn)動(dòng)過程中與13過程建構(gòu)1.電源的作用.移送電荷,維持電源正、負(fù)極之間的穩(wěn)定的電勢差,使電路中有持續(xù)電流,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.2.電流的理解.(1)形成持續(xù)電流的條件:導(dǎo)體內(nèi)有自由移動(dòng)的電荷;導(dǎo)體兩端有穩(wěn)定的電勢差.(2)電流雖然有方向,但電流的運(yùn)算不遵循矢量運(yùn)算法則,遵循代數(shù)運(yùn)算法則,所以電流是標(biāo)量.過程建構(gòu)1.電源的作用.14【典例1】如圖所示,電解池內(nèi)的電解液中有一價(jià)正離子和一價(jià)負(fù)離子,t時(shí)間內(nèi)通過溶液內(nèi)面積為S的截面的正離子數(shù)是n1,負(fù)離子數(shù)是n2,元電荷為e,下列說法正確的是(

)

【典例1】如圖所示,電解池內(nèi)的電解液中有一價(jià)正離子和一價(jià)負(fù)離15

答案:D

答案:D16

[學(xué)會(huì)審題]

[學(xué)會(huì)審題]17

答案:5×1011

答案:5×101118探究二電流的微觀表達(dá)式問題情境如圖所示,AD表示粗細(xì)均勻的一段長為l的導(dǎo)體,導(dǎo)體兩端加一定的電壓,導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S,導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個(gè)自由電荷的電荷量為q.答案:導(dǎo)體AD中的自由電荷總數(shù)N=nlS.總電荷量Q=Nq=nlSq.1.導(dǎo)體AD中有多少個(gè)自由電荷?總電荷量是多少?探究二電流的微觀表達(dá)式問題情境如圖所示,AD表示粗細(xì)均勻的192.這些電荷全部通過橫截面D所需的時(shí)間是多少?

3.導(dǎo)體AD中的電流是多大?

4.若把“單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n”改為“單位長度內(nèi)的自由電荷數(shù)為n”,其他條件不變,試推導(dǎo)導(dǎo)體AD中的電流表達(dá)式.

2.這些電荷全部通過橫截面D所需的時(shí)間是多少?

3.導(dǎo)體AD20(3)若已知單位長度的導(dǎo)體中的自由電荷數(shù)為n,則電流的微觀表達(dá)式為I=nqv.答案:物理學(xué)中規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?25×1010(2)7.判斷下列說法的正誤并和同學(xué)交流(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”).導(dǎo)體中的電子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),電子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等,電子的熱運(yùn)動(dòng)不能形成電流第十一章電路及其應(yīng)用答案:物理學(xué)中規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?(1)在1s內(nèi),有多少個(gè)電子通過導(dǎo)線的橫截面?已知元電荷e=(1)導(dǎo)線H上的電流如何?(1)各個(gè)物理量都要用國際單位.1m2的某截面,那么通過這個(gè)截面的電流是 ()(2)正確理解各符號(hào)的意義,n表示導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù),v表示自由電荷定向移動(dòng)的速率.移送電荷,維持電源正、負(fù)極之間的穩(wěn)定的電勢差,使電路中有持續(xù)電流,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.第十一章電路及其應(yīng)用如圖所示,某手機(jī)電池上的文字標(biāo)明該電池容量為(2)用導(dǎo)線連接后會(huì)有電流,為什么電流只是短暫的?答案:導(dǎo)線中的自由電子和導(dǎo)體B上的電子流向?qū)wA.答案:因?yàn)殡姾傻亩ㄏ蛞苿?dòng),B失去電子,A得到電子,A、B之間的電勢差很快消失,兩導(dǎo)體成為一個(gè)等勢體,達(dá)到靜電平衡,所以導(dǎo)線中的電流只是短暫的.單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越大,電流就越大.使用公式I=nqSv時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn)過程建構(gòu)1.對(duì)電流微觀表達(dá)式I=nqSv的理解.I=nqSv是電流的決定式,從微觀上看,電流取決于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)n、每個(gè)自由電荷的電荷量q、電荷定向移動(dòng)的速率v和導(dǎo)體的橫截面積S.2.導(dǎo)體內(nèi)三種速率的比較.比較項(xiàng)電子定向移動(dòng)的速率電子熱運(yùn)動(dòng)的速率電流傳導(dǎo)的速率物理意義電流就是由電荷的定向移動(dòng)形成的,電流I=nqSv,其中v就是自由電荷定向移動(dòng)的速率導(dǎo)體中的電子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),電子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等,電子的熱運(yùn)動(dòng)不能形成電流等于光速,閉合開關(guān)的瞬間,電路中各個(gè)位置以光速建立電場,電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開始做定向移動(dòng),整個(gè)電路也就幾乎同時(shí)形成了電流大小約10-4m/s約105m/s3×108m/s(3)若已知單位長度的導(dǎo)體中的自由電荷數(shù)為n,則電流的微觀表21【典例3】下圖為一根粗細(xì)均勻的橡膠棒,其橫截面積為S.由于與毛皮發(fā)生摩擦,橡膠棒表面均勻帶負(fù)電荷,若已知該橡膠棒單位長度上的電荷量為q,則當(dāng)該棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),形成的等效電流為(

)

【典例3】下圖為一根粗細(xì)均勻的橡膠棒,其橫截面積為S.由于與22

答案:A

答案:A23【典例4】導(dǎo)線中的電流是10-8A,導(dǎo)線的橫截面積為1mm2.(1)在1s內(nèi),有多少個(gè)電子通過導(dǎo)線的橫截面?已知元電荷e=1.6×10-19

C.(2)設(shè)導(dǎo)體每立方米內(nèi)有8.5×1028個(gè)自由電子,則自由電子定向移動(dòng)的平均速率是多大?

答案:(1)6.25×1010

(2)7.4×10-13m/s【典例4】導(dǎo)線中的電流是10-8A,導(dǎo)線的橫截面積為1m24使用公式I=nqSv時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn)(1)各個(gè)物理量都要用國際單位.(2)正確理解各符號(hào)的意義,n表示導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù),v表示自由電荷定向移動(dòng)的速率.(3)若已知單位長度的導(dǎo)體中的自由電荷數(shù)為n,則電流的微觀表達(dá)式為I=nqv.使用公式I=nqSv時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn)25課堂評(píng)價(jià)答案:B1.下列關(guān)于電源的說法正確的是 (

)A.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極不斷地搬運(yùn)到正極,從而保持兩極之間穩(wěn)定的電勢差B.電源的作用是在電源內(nèi)