高中物理 1导体中的电场和电流导学案 新人教版选修3-1

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1、第二章恒定电流一．导体中的电场和电流[要点导学]1.能把电子从正级搬运到负级的装置是__________。2.恒定电场：导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管导线中的电荷在运动，但有的流走，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会随时间变化。这种由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称为恒定电场。3．形成电流的必要条件：(1)要有能自由移动的______。在导体中存在着大量的能自由移动的电荷，如金属导体中的_______，电解液中的________等。(2)导体两端有___

2、___，即能产生驱使电荷作定向移动的作用力——电场力。电源的作用就是保持导体两端的电压，从而使电路中有持续的电流。4．电流的定义：通过导体横截面的电量跟所用时间的比值叫电流，表达式。电流的单位：安（A），1A＝1C/s，常用单位还有毫安（mA）、微安(μA)，1A=103mA=106μA。在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位之一。5．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。在金属导体中，电流方向与电子定向移动的方向_______。但电流是标量，电流的方向表示的是电流的流向，电流的

3、叠加是求代数和，而不是矢量和。6．恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流。7．电流的微观表达式：。其中，n是导体每单位体积内的自由电荷数，q是每个自由电荷的电量，v是导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率，S是导体的横截面积。ABCDqqq图12－1－1推导过程如下：如图12－1－1所示，在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取截面B和C，设导体的截面积为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。由于

4、可得：[范例精析]例1某电解池中，若在2s内各有个二价正离子和个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是()．A．OB．0.8AC．1.6AD．3.2A解析：电荷的定向移动形成电流，但“+”“一”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电量应是两者绝对值的和。故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在2s内通过截面的总电量应为：。根据电流的定义式得：拓展：电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电量，而正电荷的定向移动形成电流与负电荷定向移动形成电流是等效的。只不过负电荷定向移动形成电流的方向与

5、负电荷定向移动的方向相反而已。例2电子的绕核运动可等效为环形电流。若氢原子中的电子以速率v在半径为r的轨道上运动，用e表示电子的电荷量，则其等效电流等于多少？解析：假想电子绕核运动的轨迹就是一个环形导体，在运动的轨迹上任取一截面，则在一个周期内只有一个电子通过这个截面，由于电子电荷量题目已经给出，只要求出电子运动的周期，就可以根据电流的定义求解。根据圆周运动的知识可知，电子运动的周期为T=2πr/v,因此所求电流为I=e/T=ev/2πr.拓展：本题用到前面所学有关圆周运动的基本知识，还用到一种等效的思维方法

6、。由于没有直观经验，对于不少学生来说，采用这个思维方法是有一定难度的，因此本题作为一种类型，希望学生通过练习积累这种解题思路，在今后解决类似问题时可以采用相近的思维方法。例如：一电子沿一圆周顺时针方向高速运动，周期为10－10s，则等效电流大小为——————A,电流方向是——————————（填“顺时针”或“逆时针”）。[答案：1.6×10-9，逆时针]例3有一横截面积为s的铜导线，流经其中的电流强度为I；设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截

7、面的自由电子数可表示为（）A．nvsΔtB．nv·ΔtC．D．解析：因为，所以q=I·Δt自由电子数目为：N=，则选项C正确。又因为电流强度的微观表达式为I=nev·s，所以自由电子数目为则选项A正确。拓展：本题主要考查电流强度的定义式和微观表达式的应用计算。求解此题的关键是对电流的本质要有深刻的认识，依据电流强度的宏观和微观表达式，灵活运用解题。[能力训练]1．1毫安=__________安，1微安=__________安。2．把规定为电流的方向，在金属导体中，电流方向与自由电子定向移动的方向。在电解质溶液

8、中，电流的方向与正离子定向移动的方向,与负离子定向移动的方向。3．关于电源的作用,下列说法正确的是()A.电源的作用是能为电流提供自由电子B.电源的作用是使导体中形成电场C.电源的作用是能够保持导体两端的电压D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来4．下列叙述正确的是（）A．导体中电荷运动就形成电流B．电流的国际单位是安培C．因为电流强度有方向，所以电流强度是矢量D．导体中有电流通过时，导体内部场强不