高中物理 1.5电流和电源课件 新人教版选修1-1

高中物理 1.5电流和电源课件 新人教版选修1-1内容摘要：

1、五、电流和电源 情景导入 课程目标 将薄铜板和锌板插入橙子等水果 , 将各个金属片相互连接 , 最外边的两根导线与发光二极管接在一起 , 你会看到发光二极管被点亮了 , 如图所示。 你也可以用蜜橘、番茄等其他水果和蔬菜试试看。 图中能把发光二极管点亮的这个装置和我们常用的电池的作用是一样的 , 它能不能叫电池呢 ? 它与我们常用的干电池的工作原理一样吗 ? 提示 : 其实它就叫水果电池 , 橙汁中含有一种弱酸 , 它相当于电池主要构成成分之一的电解质 , 而锌条和铜线则充当了电池的正极和负极。 这与世界上第一个真正意义上的电池 伏打电堆 ( 铜片、锌片作电极 , 它们之间夹着浸过盐液的布 片、皮革 2、作电解质 ) 有着异曲同工之妙。 如今 , 我们常见的电池都承袭了这一基本工作原理。 1 . 了解电流的微观机理及其定义式 , 知道电流的方向是如何规定的。 2 . 了解电源的发明对人类的生活产生的巨大影响。 3 . 了解电源在电路中的作用。 了解电动势的概念和单位 , 了解常见电池的电动势的大小。 一 二 一、电流 1 . 形成 : 电荷的 定向 移动形成电流。 2 . 形成条件 ( 1 ) 有大量的 自由电荷 ; ( 2 ) 导体两端存在 电压。 3 . 方向 : 习惯上规定 正电荷 定向移动的方向为电流的方向。 在电源外部的电路中 , 电流从电源的 正 极流向 负 极。 4 . 定 义 : 3、用通过导线横截面积的 电荷量 Q 与所用时间 t 的比值来描述电流的强弱。 5 . 公式 : I=。 6 . 单位 : 在国际单位制中 , 电流的单位是 安培 , 符号是 A。 电流的常用单位还有 毫安 ( 和 微安 ( A )。 其换算关系为 : 1 10- 3 A , 1 A = 10- 6A。 一 二 思考 电解液导电中 , 正、负离子定向移动的方向有什么关系 ? 所形成的电流方向呢 ? 提示 : 相反 相同 一 二 二、电源和电动势 1 . 电源 ( 1 ) 闭合电路的构成 : 一个闭合电路由 电源 、用电器和开关、导线构成。 ( 2 ) 电源的种类 : 电源的种类比较多 , 干电池 4、 、蓄 电池、发电机等都是电源。 ( 3 ) 电源的作用 : 电源使导体两端保持一定的 电压 , 导体中就建立了 电场 ,从而使导体中的自由电荷做 定向 移动 , 形成了 持续 的电流。 2 . 电动势 ( 1 ) 大小 : 电源的电动势等于电源 没有接入电路 时两极间的电压。 ( 2 ) 决定因素 电源的电动势是由 电源本身 的性质决定的 , 它表征了电源把 其他形式的能转化为 电 能的本领大小。 ( 3 ) 符号及单位 : 电动势的符号是 E , 单位与电压的单位相同 , 也是 伏特。 一 二 思考 电动势和电势差的单位都是伏特 , 它们是相同的物理量吗 ? 从能量转化的角度看 , 两者 5、有何区别 ? 提示 : 不是。 电动势是描 述电源把其他形式能量转化为电能本领大小的物理量 ,而电势差是描述电场把电能转化为其他形式能量本领大小的物理量。 探究 一 探究 二 探究一 对电流的理解 问题导引 电解液导电时 , 电解液中的自由电荷既有正电荷 , 也有负电荷 , 计算电流时 , 电荷量是用正电荷的电荷量 , 还是负电荷的电荷量 ? 根据 I=能不能说电流与 Q 成正比 , 与 t 成反比 ? 提示 : 在利用 I=计算电解液中电流的大小时 ,由于正、负离子定向移动的方向相反 ,形成的电流方向相同 ,所以此时的 Q 应为定向移动的正、负离子所带电荷量的绝对值之和 ,即 Q= | + | 6、 ,用此公式计算出的电流是 由于 I=是电流的定义式 , 所以不能认为 I 与 Q 成正比 ,与 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 形成电流的条件 ( 1 ) 要有能自由移动的电荷。 一切导体中都有自由电荷 , 例如 : 金属导体中的自由电子 , 酸、碱、盐水溶液中的正、负离子 , 都是自由电荷。 ( 2 ) 导体两端存在电压。 自由电荷只有定向移动才能形成电流 , 要使自由电荷定向移动 , 需要给自由电荷施加驱使它们做定向移动的作用力 , 这个作用力可以由电场施加。 将导体的两端加上一定的电压 ( 通过电源来实现 ), 导 体中就有了电场 , 导体中的自由电荷便在电场力的作用下定向移动 , 7、 形成电流。 所以形成电流还应满足 : 导体两端存在电压。 干电池、蓄电池、发电机等电源 , 它们在电路中的作用是保持导体两端的电压 , 使导体中有持续的电流。 探究 一 探究 二 2 . 对电流 I=的理解 通过导体横截面的电荷量 Q 与所用时间 t 的比值称为电流。 公式为I=。 ( 1 ) 公式中 Q 是通过横截面的电荷量而不是单位横截面的电荷量。 ( 2 ) 电荷量不等的同种电荷同向通过某一横截面时 , Q= 2, 异种电荷反向通过某一横截面时 , Q= 2, 不能相互抵消。 ( 3 ) 该公式为电流的计算式 , 不是电流的决定式 , 电流的大小是由电路中的电压和电阻决定的。 ( 4 ) 8、电流虽然有大小、有方向 , 但它不是矢量 , 它是一个有方向的标量。 ( 5 ) 电流是一个基本物理量 , 因此 , 它的单位 A 是国际单位制中的基本单位之一 , 常用单位还有 A。 其换算关系为 1 A= 1 03 1 A= 1 06 A。 探究 一 探究 二 温馨提示 在物理上习惯把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向 ,但并不一定是正电荷移动的方向。 在金属导体中能定向移动的是电子 ,而正电荷并不能定向移动 ,电子定向移动的方向与电流的方向相反。 在电解液导电时 ,定向移动的既有正离子 ,又有负离子 ,正离子定向移动的方向与电流的方向相同 ,而负离子移动的方向和电流的方向相反。 探究 9、一 探究 二 【例题 1 】 在某电路中 , 通过小灯泡灯丝的电流的大小是 250 问 5 m 解析 : 根据 Q= I t , 可以计算出通过灯丝横截面的电荷量 ,由于 1 C 的电荷量等于 6 . 25 1018个电子所带的电荷量 , 由此即可算出通过灯丝的自由电子数。 I= 250 0 . 25 A , t= 5 m 300 s 根据 I=, 得到 : Q= I t= 0 . 25 3 0 0 C = 75 C。 每 1 C 电荷量相当于 6 . 25 1018个电子所带的电荷量。 所以电子数为 : n= 75 6 . 25 1018个 = 4 . 69 1020( 个 )。 答案 : 10、 5 m 通过灯丝的电子数是 4 . 69 1020个。 探究 一 探究 二 题后反思 物理学中的每个物理量都有一定的值 ,例如电路中的电流是 2 A ,那么这 2 A 的物理意义是什么 ? 就是说电路中导体横截面上每秒钟有 2 C 的电荷量通过 ,也就是说每秒钟有 1 . 2 5 1 019个电子通过此导体的横截面 ,通过物理量的值加深对其物理意义的认识是十分重要的。 探究 一 探究 二 探究二 电源和电动势 问题导引 日 常生活中我们经常接触到各种各样的电池 , 如图所示的干电池和手机电池 , 它们分别标有 “ 1 . 5 V ” 和 “ 3 . 7 V ” 的字样。 这些数值代表什么 ? 11、它表示电池的何种特性 ? 提示 : 电动势。 把其他形式的能转化为电势能的本领。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 电源的作用 ( 1 ) 从电荷移动角度看 : 电源的作用就是通过移送电荷 , 维持电源正、负极间有一定的电势差 , 从而保持电路中有持续电流。 ( 2 ) 从能量转化的角度看 : 电源搬运电荷的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程。 如化学电池把化学能转化为电能 , 发电机把机械能转化为电能 , 太阳能电池把 太阳能转化为电能。 温馨提示 凡是能把其他形式的能量转化为电能的装置都叫电源 ,如各种电池、发电机等。 探究 一 探究 二 2 . 电源的电动势 电动势是描述电源特性的物 12、理量 , 是由电源本身决定的。 不同类型的电源 , 电动势会不同。 如 : 一节干电池的电动势是 1 . 5 V , 一节硫酸铅蓄电池的电动势是 2 V。 发电机的电动势由于发电机的不同而不同。 电源的电动势在数值上等于电源不接用电器时电源两端的电压 , 用电压表可以直接测量电源的电动势。 在接入电路中时 , 电源两端的电压小于电源的电动势。 电源的电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能本领的大小 , 电 动势越大 , 电源给电路提供的电压越高 , 把其他形式的能转化为电能的本领越大。 温馨提示 电源的电动势取决于电源自身的结构 ,与外电路的情况无关。 探究 一 探究 二 【例题 2 】 关于电 13、源 , 以下说法正确的是 ( ) A. 电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极 , 从而保持两极之间有稳定的电势差 B. 电源的作用就是将其他形式的能转化为电能 C. 只要电路中有电源 , 电路中就一定有电流 D. 电源实质上也是一个用电器 , 也需要外界提供能量 解析 : 本题考查对电源概念的理解。 电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差 , 这需要电源不断地将负电荷向 负极聚集 , 将正电荷向正极聚集。 因外电路中的自由电子在电场力的作用下向正极移动 ,故在电源内部 ,电源需要将正极上的电子搬运到负极 ,以维持电势差不变 , 故 A 错 ; 从能量角度来看 ,电源在搬运电荷的过程 14、中 ,需要克服电场力做功 , 将其他形式的能转化为电能 , B 对 ; 电路中有电流时 ,不仅需要电源 ,还需要电路是闭合的 ,故 C 错 ; 电源是对电路提供能量的装置 ,故 D 错。 故选 B。 答案 : B 探究 一 探究 二 题后反思 电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差 ,它是把其他形式的能转化为电能的装置。 1 2 3 4 5 1 . 满足下列哪一个条件 , 就能产生持续电流 ( ) A. 有自由 电子 B. 导体两端有电压 C. 任何物体两端有电压 D. 导体两端有恒定电压 解析 : 产生持续电流的条件是 : 物体内有大量自由电荷 ; 两端有恒定电压。 所以 A 、 B 、 C 15、 项错 , D 项对。 答案 : D 1 2 3 4 5 2 . 下列关于电动势的说法正确的是 ( ) A. 电源的电动势越大 , 电源中的电流越大 B. 电源的电动势越大 , 电源中的电场越强 C. 电源的电动势越大 , 电源中的电荷越多 D. 电源的电动势越大 , 电源提供电能的本领越强 解析 : 电源的电动势描述的是电源提供电能的本领 , 而电路中的电流还与电路的情况有关。 电源电动势大 ,并不意味电源中的电场 强度大 ; 电源为电路提供稳定的电压 ,并不是提供电荷 ,电荷是在电路中流动的。 答案 : D 1 2 3 4 5 3 . 关于电流 , 以下说法正确的是 ( ) A. 通过导体横截面。