高二物理电源和电流

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资源描述

本章主要内容有电阻的串并联、欧姆定律、电阻定律、焦耳定律、闭合电路的欧姆定律、电路中的能量守恒定律、多用电表、简单的逻辑电路等.通过本章学习要学会处理以下几类问题:(1)电路的简化:对复杂的电路,画出等效电路图,这是一项基本功,也是电路分析和计算的基础.(2)动态直流电路的分析:电路中某些元件(如滑动变阻器的阻值)的变化,会引起电流、电压、电阻、电功率等相关物理量的变化,解决这类问题涉及的知识点多,要掌握一定的思维方法.(3)非纯电阻电路的分析与计算.(4)稳态、动态电阻和电容电路的分析与计算.(5)故障电路的分析与判断.此类问题紧密联系实际,对灵活运用知识的能力要求较高.(6)非线性电路的分析与求解.本章的核心内容是欧姆定律;重点是电路的分析和计算;难点是电路的设计;高考热点是电路动态分析和实验.第一节电源和电流学习目标:1.了解形成电流的条件,知道电源的作用和导体中的恒定电场,初步体会动态平衡的思想.2.理解电流的定义,知道电流的单位、方向的规定;理解恒定电流,会用公式q=It分析相关问题.3.能从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系.重点难点:导体中电流的形成原因.易错问题:应用I=q/t求电解液中的电流时,q应为正、负电荷的绝对值之和.一、电流及其产生条件1.电荷的移动形成电流.2.形成电流的条件(1)物体内部必有.(2)导体两端存在.3.电流的方向:规定定向运动方向为电流的方向.自由电荷电势差正电荷定向在电解液和金属导体中都可以形成电流,它们形成电流时有什么不同?【思考·提示】金属导体中是自由电子定向移动形成电流,而电解液中是正、负离子定向移动形成电流.二、电源的作用1.维持电源的正、负极间有一定的.2.在闭合电路中,使导线中的自由电子发生,保持的电流.电势差定向移动持续三、恒定电场1.定义:由稳定分布的所产生的稳定的电场.2.形成:当电路达到稳定时,导线中的电场是由、等电路元件所积累的电荷共同形成的.3.特点:任何位置的都不随时间发生变化.在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系等,在恒定电场中同样适用.电荷电源导线场强四、恒定电流、都不随时间变化的电流称为恒定电流.1.电流的定义:2.公式:.3.国际单位:;常用单位还有大小方向单位时间内通过某导体横截面的电荷量.I=q/t安培毫安、微安.一、对电流概念的理解1.电流虽有大小和方向,运算遵循代数法则,但不是矢量.2.q=It是求电荷量的重要公式,其变形公式I=求出的是电流在时间t内的平均值,对恒定电流来说,其瞬时值与平均值相等.3.电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反,但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的,应用I=时,q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和.4.不能说I∝q,I∝,因为由I=nq′Sv(决定式),可知I与q及t无关.计算电流时,首先要分清形成电流的电荷种类,是只有正电荷或负电荷,还是正、负离子同时存在.其次要注意计算电流大小时,只需代入电量的绝对值.另外公式是I=q/t而不是I=q/(St).二、电流的微观表达式如图2-1-1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2-1-1AD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横截面所需要的时间:t=lv所以导体AD上的电流:I=Qt=nlSql/v=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..由I=nqSv可以看出,导体面积越大的位置电荷定向移动的速率越小.2.公式I=nqSv是由I=推导出来的,适合于从微观出发研究电流的大小.其中n为导体单位体积内的自由电荷数.三、三种速率的比较1.电子定向移动的速率(1)物理意义:电流就是由电荷的定向移动形成,电流I=neSv,其中v就是电子定向移动的速率,一般为10-5m/s的数量级(2)大小:10-5m/s2.电子热运动的速率(1)物理意义:构成导体的电子在不停地做无规则热运动,由于热运动向各个方向运动的机会相等,故不能形成电流,常温下电子热运动的速率数量级为105m/s(2)大小:105m/s3.电流传导的速率(1)物理意义:等于光速,闭合开关的瞬间,电路中各处以真空中光速c建立恒定电场,在恒定电场的作用下,电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流.(2)大小:3×108m/s由于电荷定向移动的速率很小,所以当电路闭合后,电荷并不是瞬间从电源运动到用电器,而是瞬间在系统中形成电场,使导体中所有自由电荷同时做定向移动形成电流.

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