高中物理第3章恒定电流第1节电流课堂互动教案鲁科版选修3_1

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1、第1节电流课堂互动三点剖析一、电流的形成金属中存在着大量的自由电子和正离子，在导体两端无电势差的情况下，自由电子在导体内做无规则的热运动.自由电子热运动的速率非常大，其数量级为105m/s.但由于自由电子的运动杂乱无章，因而导体中没有电流.当导体两端存在电势差时，导体内由电源和导线上的堆积电荷共同形成了电场，其电场线与导线平行，这时，自由电子受到电场力的作用，沿着电场的反方向定向移动，形成了电流.如果导体两端的电势差是短暂的，则导体中形成短暂的电流.要想形成持续的电流，导体两端应保持一定的电势差，因而可以把电源接到导体的两端，提供持

2、续的电压，转移电路中的电荷，使电路中保持持续的电流.【例1】在电解液中，若5s内沿相反方向通过面积为0.5m2的横截面的正、负离子的电荷量均为5C，则电解液中的电流为多大？解析：因I=中的q是时间t内通过整个横截面的电荷量，并非通过单位面积的电荷量，所以0.5m2是干扰条件.又因正、负离子沿相反方向定向移动形成的电流方向是相同的，所以q应为正、负离子电荷量绝对值之和，故A=2A.答案：2A二、导体中电流I的微观表达式从微观上看，电流取决于导体的哪些因素呢?如图3-1-1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

3、电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷所带的电荷量为q.图3-1-1AD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导体的横截面所需要的时间：t=所以，导体AD上的电流：I==nqSv由此可见，从微观上看，电流取决于导体中自由电荷的密度、电荷量、定向移动速度，还与导体的横截面积有关.【例2】已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少?解析：所谓等效电流，就是把电子

4、绕核运动单位时间段的电荷量通过圆周上各处看成是持续运动时所形成的电流，根据电流的定义即可算出等效电流的大小.截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T内，通过这个截面的电荷量q＝e.则有：I=①再由库仑力提供向心力有：②联立得：I=答案：各个击破类题演练1关于电流的说法中正确的是（　　）A.根据I=，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：依据电流的定义式可知，电流与q、t皆无关，显然选项A是错

5、误的.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也是错误的.电流是标量，故选项C也不对.答案：D变式提升1一硫酸铜电解槽的横截面积为2m2，在0.04s内若相向通过同一横截面的铜离子和硫酸根离子分别为5.625×1018个和4.375×1018个，则电解槽中的电流是多大?方向如何?解析：电解槽中的电流是铜离子和硫酸根离子分别向相反的方向运动形成的.所以电流的方向与铜离子定向移动的方向相同.铜离子和硫酸根离子都是二价离子，其电荷量为q1＝q2＝2×

6、1.6×10-19C.所以，I=，代入数据得I=83A.答案：83A；电流的方向与铜离子定向移动的方向相同类题演练2铜的原子量为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，当通过它的电流为I时，电子平均定向移动的速率为多大？解析：设时间为t，则在这段时间内通过的自由电子个数为N=×n，通过的电流可以表示为I=，所以，电子的平均定向移动速率为v=.答案：变式提升2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有（　　）图3-1-2A.

7、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：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的Q，则有I=，又有T=，所以I=，可知选项A、B正确.答案：AB