第二章恒定電流〔情

景

切

入〕現(xiàn)代家庭離不開(kāi)電。電荷為什么會(huì)流動(dòng)？電荷流動(dòng)服從什么規(guī)律？產(chǎn)生哪些效應(yīng)？怎樣才能做到安全用電和節(jié)約用電？……這一章我們就來(lái)探究恒定電流的基本規(guī)律?！仓?/p>

識(shí)

導(dǎo)

航〕本章是在上章場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)、電勢(shì)差(電壓)、電場(chǎng)力做功的基礎(chǔ)上，分析和研究直流電路的基本規(guī)律。本章知識(shí)在實(shí)際中有廣泛而重要的應(yīng)用，不但是學(xué)習(xí)后續(xù)知識(shí)的基礎(chǔ)，而且是學(xué)習(xí)電工和電子技術(shù)的基礎(chǔ)，在日常生活中也經(jīng)常用到。本章內(nèi)容可分為三部分：第一部分以部分電路歐姆定律為中心，主要研究直流電路的基本參量、串并聯(lián)電路的規(guī)律、伏安法測(cè)電阻、電功和電熱等問(wèn)題；第二部分以閉合電路的歐姆定律為中心，主要研究了電源的作用、閉合電路中功率的分配和能量轉(zhuǎn)化關(guān)系、電路的分析和計(jì)算等問(wèn)題；第三部分以電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器等電工儀表的使用為中心，結(jié)合學(xué)生實(shí)驗(yàn)，研究了儀器的選擇和使用，數(shù)據(jù)的處理和誤差分析等問(wèn)題。本章的核心內(nèi)容是歐姆定律，重點(diǎn)是電路的分析和計(jì)算，難點(diǎn)是電路的設(shè)計(jì)?！矊W(xué)

法

指

導(dǎo)〕1.注重基本概念、基本規(guī)律的理解本章有電阻、電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)、電功率、電熱、電阻率等七個(gè)概念，要結(jié)合實(shí)例深刻理解它們，確切明白這些概念的物理意義、特點(diǎn)。對(duì)于部分電路歐姆定律、閉合電路歐姆定律兩個(gè)基本定律，一定要能夠結(jié)合具體的電路靈活運(yùn)用。2.要注意研究方法的學(xué)習(xí)在本章學(xué)習(xí)中要掌握分析解決問(wèn)題的方法，比如動(dòng)態(tài)分析法、等效法的應(yīng)用，模型的轉(zhuǎn)化，非電學(xué)量和電學(xué)量的轉(zhuǎn)化，以及極限法、賦值法的應(yīng)用技巧等。3.要注重加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣吒呖伎疾榈乃膫€(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)，全部屬于本章內(nèi)容，要認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)，要從基本原理、基本方法入手，循序漸進(jìn)，逐步掌握。要學(xué)會(huì)正確使用電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱等基本實(shí)驗(yàn)儀器，要切實(shí)掌握各種儀器的原理、使用方法、注意事項(xiàng)才能以不變應(yīng)萬(wàn)變。1電源和電流素養(yǎng)目標(biāo)定位※理解電源的形成過(guò)程，知道電源在電路中的作用※理解恒定電場(chǎng)和恒定電流的形成過(guò)程。知道恒定電場(chǎng)與靜電場(chǎng)相同※※掌握電荷量、電流、通電時(shí)間等物理量之間的關(guān)系素養(yǎng)思維脈絡(luò)1課前預(yù)習(xí)反饋2課內(nèi)互動(dòng)探究3核心素養(yǎng)提升4課內(nèi)隨堂達(dá)標(biāo)5課后課時(shí)作業(yè)課前預(yù)習(xí)反饋1．定義電源是不斷把負(fù)電荷從________搬運(yùn)到________從而維持正負(fù)極之間一定__________的裝置。2．電源的作用(1)維持電路的兩端有一定的__________。(2)使電路中保持________電流。知識(shí)點(diǎn)1電源正極

負(fù)極

電勢(shì)差

電勢(shì)差

持續(xù)

1．定義由電路中穩(wěn)定分布的________所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場(chǎng)。2．形成當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，導(dǎo)線中的電場(chǎng)是由________、________等電路元件所積累的電荷共同形成的。3．特點(diǎn)任何位置的____________都不隨時(shí)間發(fā)生變化。知識(shí)點(diǎn)2恒定電場(chǎng)電荷

電源

導(dǎo)線

電場(chǎng)強(qiáng)度

1．電流(1)概念：電荷的____________形成電流。(2)物理意義：反映了電流的________程度。(3)符號(hào)及單位：用符號(hào)______表示，單位是________，符號(hào)為_(kāi)_____。常用的電流單位還有________(mA)、________(μA)，換算關(guān)系為：1A＝103

mA＝106

μA。(4)表達(dá)式：__________。(5)電流的方向：規(guī)定__________定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，?fù)電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯腳_________。知識(shí)點(diǎn)3恒定電流定向移動(dòng)

強(qiáng)弱

I

安培

A

毫安

微安

正電荷

反方向

2．恒定電流(1)概念：大小、方向都________________的電流。(2)形成：恒定電場(chǎng)使自由電荷定向移動(dòng)速率________，自由電荷與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子碰撞，阻礙自由電荷定向移動(dòng)，使自由電荷速率________，最終表現(xiàn)為自由電荷____________不變。3．電流的微觀表達(dá)式I＝____________。不隨時(shí)間變化

增加

減小

平均速率

nqSv

『判一判』(1)電源能把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。(

)(2)必須有電源，自由電荷才能在電路中移動(dòng)。(

)(3)恒定電場(chǎng)就是勻強(qiáng)電場(chǎng)。(

)(4)恒定電場(chǎng)形成后電路中的電荷不再發(fā)生移動(dòng)。(

)(5)因?yàn)殡娏饔写笮∮钟蟹较?，所以電流是矢量?

)(6)通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量越多，電流越大。(

)(7)電流的方向與電荷定向移動(dòng)的方向相同。(

)思考辨析√

×

×

×

×

×

×

A

『想一想』雷鳴電閃時(shí)，強(qiáng)大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光，但持續(xù)極短的時(shí)間，而手電筒的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光。這是為什么？提示：雷電是云層間或云層與地之間的電壓達(dá)到一定值時(shí)將空氣擊穿所產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，所形成的電流是瞬時(shí)電流。手電筒中因?yàn)殡娫吹淖饔茫襞葜杏谐掷m(xù)電流而持續(xù)發(fā)光。課內(nèi)互動(dòng)探究探究一對(duì)電流的理解如圖所示，電路接通時(shí)燈泡發(fā)光，在電路中形成電流，請(qǐng)思考：在電路中產(chǎn)生持續(xù)電流應(yīng)具備什么條件？其電流大小如何計(jì)算？11．電流的形成：(1)形成原因：電荷的定向移動(dòng)。(2)形成條件：導(dǎo)體兩端有電壓。(3)電路中產(chǎn)生持續(xù)電流的條件：電路中有電源且電路閉合。2．電流的方向規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍瑒t負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向與電流的方向相反，金屬導(dǎo)體中自由移動(dòng)的電荷是自由電子，故電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反。4．電流是標(biāo)量電流雖然有方向但是它遵循代數(shù)運(yùn)算法則，電流不是矢量而是標(biāo)量。特別提醒：計(jì)算電流時(shí)，要注意定向移動(dòng)的電荷種類，是正電荷或負(fù)電荷，還是正、負(fù)電荷同時(shí)存在。 (2019·上海市金山中學(xué)高二上學(xué)期期中)某電解池中，如果在1s內(nèi)共有5×1018個(gè)二價(jià)正離子和1×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)面積為0.1m2的某截面，那么通過(guò)這個(gè)截面的電流是(

)A．0

B．0.8A

C．1.6A

D．3.2AD

典例1C

探究二電流的微觀解釋小明同學(xué)說(shuō)：“家中的電路開(kāi)關(guān)閉合的瞬間用電器立即工作，說(shuō)明導(dǎo)線中電荷從開(kāi)關(guān)跑到用電器的時(shí)間極短，電荷的定向移動(dòng)速度極大?！蹦阃庑∶鞯挠^點(diǎn)嗎？說(shuō)說(shuō)你的看法。21．建立模型如圖所示，AB表示粗細(xì)均勻的一段導(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)體的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q。3．結(jié)論由此可見(jiàn)，從微觀上看，電流的大小不僅取決于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個(gè)自由電荷的電荷量、定向移動(dòng)速率的大小，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)。4．兩個(gè)公式的比較： (多選)(2019·廣東省臺(tái)山市華八僑中學(xué)高二上學(xué)期期中)橫截面積為S的導(dǎo)線中通有電流I，已知導(dǎo)線每單位體積中有n個(gè)自由電子，每個(gè)自由電子的電荷量是e，自由電子定向移動(dòng)的速率是v，則在時(shí)間Δt

內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電子數(shù)是(

)AC

典例2〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2〕

(2019·湖北省襄陽(yáng)市高二上學(xué)期檢測(cè))一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)線的橫截面積為S，導(dǎo)線內(nèi)自由電子的電荷量為e，導(dǎo)線單位長(zhǎng)度內(nèi)自由電子數(shù)為n，自由電子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速率為v，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一橫截面的自由電子數(shù)為N。則導(dǎo)線中的電流為(

)A．neSv

B．nevC．N D．NeD

核心素養(yǎng)提升導(dǎo)體內(nèi)三種速率的比較電子定向移動(dòng)的速率電子熱運(yùn)動(dòng)的速率電流傳導(dǎo)速率物理意義電流是自由電荷的定向移動(dòng)形成的，I＝neSv，其中v就是電子定向移動(dòng)的速率，其大小與導(dǎo)體兩端的電壓及導(dǎo)體本身的因素有關(guān)。構(gòu)成導(dǎo)體的電子在永不停息地做無(wú)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，由于熱運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向的機(jī)會(huì)相等，故不能形成電流。溫度越高，電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率越大。閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電路中各處以真空中光速建立恒定的電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開(kāi)始定向移動(dòng)，整個(gè)電路也幾乎同時(shí)形成了電流。大小一般數(shù)量級(jí)為10－5

m/s常溫下其數(shù)量級(jí)為1