最新21导体中的电场和电流
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导体中的电流分布与电场在学习电学的过程中,我们经常会遇到导体中的电流分布和电场的概念。
导体是一种能够导电的材料,其中的电子能够自由移动,形成电流。
导体中的电场则是由电荷分布引起的力场。
导体中的电流分布与电场之间存在着密切的关系。
首先,让我们来了解导体中的电流分布。
当一个导体中有电势差存在时,电子就会在导体内部移动,形成电流。
然而,导体中的电流并不是均匀分布的,而是集中在导体表面附近的区域。
这是因为导体内部的电场为零,电子在内部受到的力是平衡的,无法形成流动的电流。
而导体表面附近的电场较强,能够将电子从高电势区域移动到低电势区域,从而产生电流。
因此,导体内部的电流密度远小于导体表面附近的电流密度。
导体中的电场与电流分布有着密切的联系。
电场是由电荷分布引起的力场,定义为单位正电荷所受到的力。
在导体表面附近,由于电荷分布相对较密集,导致电场强度较大。
而在导体内部,电荷分布较为均匀,所以电场强度较小。
当导体表面附近的电场强度足够大时,电子就会被电场力推到导体表面,形成电流。
因此,导体表面附近的电场强度与电流分布密切相关。
在某些特殊情况下,导体内部仍然存在电场。
当导体内部存在有电场时,电子会在导体内部受到电场力的作用而移动。
这种情况一般发生在导体中存在局部非均匀的电荷分布或者导体被连接在外部电源上。
在导体内部存在电场时,电子会受到电场力的作用,沿着电场线的方向移动。
由于导体内部电场的存在,导致电流不仅在导体表面附近存在,而且可以进一步在导体内部扩散。
因此,在某些情况下,导体内部可以出现较强的电流分布。
除了导体内部的电流分布与电场的关系,导体的几何形状和材料的导电性也会对电流分布和电场产生影响。
导体的几何形状会影响导体表面附近的电场强度,从而影响电流分布。
例如,当导体的形状变得尖锐时,导致电场集中在尖锐的部分,导致电流在尖锐部分更集中。
导体材料的导电性也会影响电流分布。
导电性较好的材料,如金属,可以更容易形成电流,导致电流分布更密集。
2.1 导体中的电场和电流导体中的电场和电流是固体物质中电子运动的重要性质。
在物质中存在自由电子,当外加电场作用于导体时,自由电子会受到电场力的作用而产生电流。
本文将详细介绍导体中的电场和电流的相关概念和特性。
1. 导体中的电场导体中存在大量自由电子,这些自由电子能够在导体内自由移动。
当导体外加电场时,电场力会作用于自由电子,使得电子在导体内发生漂移。
导体中的电场主要通过电子的漂移来展现。
导体中的电场强度与导体内自由电子的密度和电子的漂移速度相关。
当外加电场的电场强度增加时,自由电子的漂移速度也会增加,导致电流密度增大。
此时,导体中的电阻会产生一定的电压降,使得电流得以流动。
2. 导体中的电流导体中的电流是指带电粒子(一般为电子)在导体中的移动。
导体中的电流主要是由外电场作用于导体内的自由电子而产生的。
当外加电场作用于导体中时,电场力会作用于自由电子,使得它们在导体内发生漂移。
自由电子在导体内的漂移形成了电流。
导体中的电流方向与电场方向相反。
具体来说,当外加电场方向为正方向时,导体内的电流方向为负方向。
导体中的电流通过单位横截面积的电荷量来表示,单位为安培(A)。
电流大小与电荷量和电流流动的时间相关。
根据欧姆定律,导体中的电流与电压和电阻之间存在线性关系。
当给定电压情况下,导体的电阻越小,电流就越大。
3. 导体中的电场和电流关系导体中的电场和电流之间存在着密切的关系。
外加电场会使导体内的自由电子发生漂移,产生电流。
导体中的电流会使得导体内部形成一个电场分布,该电场与外加电场方向相反,抵消外加电场对导体内电子的作用。
导体中的电场分布可以用导体内的电势分布来描述。
在稳态下,导体内各点的电势相等。
这是因为在稳态下,导体内的自由电子已经达到了平衡状态。
通过电位移定义电场强度,可以得出导体内各点的电势相等。
导体中的电场分布和导体内的电流分布存在一定的关系。
在导体中存在一种现象,即导体内的电流主要在导体表面流动。
第二章恒定电流第1节导体中的电场和电流[课前自主研习]1、只要导体两端存在.导休中的自由电子就在力的作用下,从电势处向电势处定向移动,移动的方向与导体中的电流方向。
2、在电源正负极之间连接一根粗细均匀的金属导线,由电源正负极产生的电场E使自由电子向导线的一侧聚集,则金属导线中()A、由电源正负极产生的电场线保持和导线平行B、堆积的电子产生的电场E,与电源产生的电场E一定垂直C、当达到动态平衡时,电源和堆积电荷形成的合电场方向与导线保持平行D、当堆积电荷达到动态平衡时, 导线内部的电场强度处处为零3、关于电流,下列说法中正确的是()A、电路中的电流越大,表示通过导体横截面的电量越多B、在相同时间内,通过导体横截面的电量越多,导体中的电流就越大C、通电时间越长,电流越大D、导体中通过一定的电量所用的时间越短,电流就越大4、关于电流的概念,下列说法中正确的有()A、导线中有电荷运动就形成电流B、电流是一个矢量,其方向就是正电荷定向运动的方向C、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D、对于导体,只要其两端电势差为零,电流也必为零5、关于导线中的电场,下列说法正确的是()A、导线内的电场线可以与导线相交B、导线内的电场E是由电源电场E o和导线侧面堆积电荷形成的电场E,叠加的结果C、导线侧面堆积电荷分布是稳定的,故导线处于静电平衡状态D、导线中的电场是静电场的一种6、关于电流,下列说法中正确的是()A、只要导体中无电流,其内部自由电荷就停止运动B、金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向C、电流虽然有方向,但电流是个标量D、电流的传导速率即为自由电荷定向移动速率7、有一横截面积为S的铜导线,流过其中的电流为I,设每单位体积的导线内有n个自由电子,电子的电荷量为q,此时自由电子定向移动的速率为v,在时间Δt内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为()A、nvSΔtB、nvΔtC、IΔt/qD、IΔt/Sq8、电解液导电时,若5s 内分别有5c 的正离子和5c 的负离子通过电解槽中与电流方向垂直的截面,电路中电流是多少?若5s 内有5c 的正、负离子分别在阴阳极放电,电路中电流是多少?9、、已知电子的电荷量为e ,质量为m ,氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为r 的匀速圆周运动,电子运动形成的等效电流大小为多大?[课后巩固拓展]一、选择题☆1、电流通过生命机体或多或少都能传导,其电流的传导主要是靠()A 、自由电子导电B 、离子导电C 、电解质的水溶液导电D 、质子导电☆2、下列关于电流的说法中正确的是()A 、金属导体中,电流的传播速率就是自由电子定向迁移的速率B 、温度升高时,金属导体中自由电子热运动加快,电流也就增大C 、电路接通后,电子由电源出发,只要经过一个极短的时间就能到达用电器D 、通电金属导体中,自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动☆3、如图所示,两截面不同,长度相同的均匀铜棒接在电路中,两端电压为U ,则()A 、通过两棒的电流不相等B 、两棒的自由电子定向移动的平均速率相同C 、两棒内的电场强度不同,细棒内场强E 1大于粗棒内场强E 2D 、通过两棒的电荷量相等☆☆4、铜的原子量是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,当通过的电流为I 时,电子平均定向移动的速率为()A 光速 cBneSI CneSmI DρneS mI ☆☆5、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A、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,电流将变小二、计算题☆☆6、在彩色电视机的显像管中,从电子枪射出的电子在高电压U的作用下被加速,形成电流为I的平均电流,设电子的质量为m,电荷量为e,如果打在荧光屏上的高速电子流被屏吸收,问:(1)在t内打在荧光屏上的电子数为多少?(2)荧光屏受到的平均作用力为多少?☆☆☆7、来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800kV的直线加速器加速,形成电流为1mA的细束形质子流。
电流学中电流与电场强度的定量计算方法电流学是物理学的重要分支,研究电荷在导体中的运动和电场的产生与作用。
电流和电场强度是电流学中的两个重要概念,它们之间存在着密切的关系。
本文将介绍电流与电场强度的定量计算方法,帮助读者更好地理解电流学中的相关概念。
一、电流的定义与计算方法电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量,通常用符号I表示,其单位为安培(A)。
电流的计算方法可以通过欧姆定律得到。
欧姆定律表明,在电阻为常数的导体中,电流与电压成正比,与电阻成反比。
具体计算公式为:I = U / R,其中I为电流,U为电压,R为电阻。
二、电场强度的定义与计算方法电场强度是指单位正电荷在电场中所受到的力的大小,通常用符号E表示,其单位为牛顿/库仑(N/C)。
电场强度的计算方法可以通过库仑定律得到。
库仑定律表明,两个点电荷之间的电场强度与它们之间的距离成反比,与电荷量的乘积成正比。
具体计算公式为:E = k * Q / r^2,其中E为电场强度,k为库仑常数,Q为电荷量,r为两个电荷之间的距离。
三、电流与电场强度的关系电流与电场强度之间存在着密切的关系。
根据安培定律,电流的大小与通过导体横截面的电荷量成正比。
而根据电场强度的定义,电场强度是单位正电荷所受到的力的大小,因此电流与电场强度之间存在着一定的关系。
具体来说,当电流通过导体时,导体中的自由电子会受到电场力的作用,从而形成电流。
根据电场强度的定义,电场强度的大小与电荷量的乘积成正比。
因此,电流的大小与电场强度有关。
四、电流与电场强度的定量计算方法在实际问题中,可以通过一些定量计算方法来计算电流与电场强度的大小。
首先,对于直流电路中的电流计算,可以利用欧姆定律来计算。
根据欧姆定律,电流与电压成正比,与电阻成反比。
因此,可以通过测量电压和电阻的数值,利用欧姆定律的公式来计算电流的大小。
其次,对于电场强度的计算,可以通过库仑定律来求解。
库仑定律表明,电场强度与电荷量的乘积成正比,与距离的平方成反比。
电流与电场的作用:电流在电场中的作用和电场对电流的影响电流和电场是电磁学中的两个重要概念,它们之间有着密切的关系。
电流是电荷在导体中的移动形式,而电场则是由电荷引起的电势差的分布。
电流在电场中的行为和电场对电流的影响有着重要的意义。
本文将介绍电流在电场中的作用以及电场对电流的影响。
首先,让我们来看看电流在电场中的作用。
电流在电场中的行为可以通过欧姆定律来描述。
欧姆定律指出,电流强度与电压之间的关系是线性的,即I = U/R,在一段导线中的电流强度与电压成正比,而与电阻成反比。
这意味着电流在导线中的流动会受到电场力的驱动,电场力会使电荷在导线中运动。
其次,电场对电流的影响需要从宏观和微观两个层面来进行讨论。
从宏观角度看,电场对电流的影响体现在电阻和导体的选择上。
电场会引起导体中的电荷运动,但如果导体的电阻过大,电流的流动就会受到阻碍。
因此,在设计电路时需要考虑导体的电阻。
另外,电场还会导致导体中的电荷分布不均匀,形成电势差,进而产生电场力。
这种电场力会使电子在导体中流动,并且在一定程度上与热运动相互作用,从而导致电阻的产生。
从微观角度看,电场对电流的影响体现在对电荷的作用力上。
根据库仑定律,带电粒子在电场中会受到电场力的作用。
当电荷在电场中移动时,电场力将加速电荷的运动,从而形成电流。
电场的强度和方向会影响电流的大小和流动方向。
如果电场与电流方向相同,则电场会增加电流的流动速度;如果电场与电流方向相反,则电场会减慢电流的流动速度。
因此,通过改变电场强度和方向,可以对电流的流动进行控制。
此外,电场还可以通过电势差的形式对电流产生影响。
电场力是由电势差引起的,电势差指的是电荷在电场中移动时所获得的能量变化。
电流在电场中流动时,会受到电势差的驱动,从而完成能量转换。
在电场中,电势差与电荷的移动方向相对应,电势差越大,电流的流动速度越快。
因此,通过改变电场的电势差,可以调节电流的大小和速度。
总之,电流在电场中的作用和电场对电流的影响是密不可分的。
电流电荷在导体中的运动电流电荷在导体中的运动是电学领域中的基本概念之一,探究电流电荷的运动规律对于理解电路工作原理至关重要。
本文将介绍电流电荷在导体中的运动原理,并探讨其与导体性质、电压、电阻之间的关系。
一、电流和电荷电流是电荷在单位时间内通过导体某一截面的数量,用符号I表示,单位为安培(A)。
电荷是电流的基本载体,用符号Q表示,单位为库仑(C)。
根据电流和电荷的定义,电流I = Q / t,其中Q为通过截面的电荷量,t为通过截面所需的时间。
二、导体中自由电子的运动导体中的电流主要是由导体内部自由电子的运动引起的。
在固体导体中,自由电子是由原子或分子中松散的外层电子形成的。
在导体处于静止状态时,自由电子是随机运动的,由于各个方向运动的自由电子数目大致相等,导致整体上没有净电荷和电流。
三、电势差和电场导体中电荷的运动离不开电势差的存在。
电势差(电压)是指导体两点之间电势能的差异,用符号V表示,单位为伏特(V)。
电势差的产生及电荷的运动都与电场的存在有关。
电场是指导体内部存在的能够产生电场力的区域,通过施加电场力使得电荷产生运动。
四、欧姆定律当导体内部存在电势差时,导体内的自由电子受到电场力的作用,从而产生了电流。
根据欧姆定律,电流I与电压V之间的关系可表示为V = IR,其中R为导体的电阻,单位为欧姆(Ω)。
欧姆定律揭示了导体中电流电荷运动与电势差、电阻之间的关系。
五、电流分布在导体内部,电流的分布是非均匀的。
一般情况下,导体中心的电流密度较大,而靠近导体表面的电流密度较小。
这是因为导体表面与周围介质存在界面效应,在界面附近电流受到限制而密度较小。
六、导体的电阻导体的电阻是指导体对电流通过的阻碍程度,在电路中起到限制电流流动的作用。
电阻的大小取决于导体材料的特性、几何形状及温度等因素。
导体的电阻与电流的关系可以通过欧姆定律来描述。
七、导体的导电性质导体的导电性质直接影响着电流电荷在导体中的运动。
对于良导体来说,电荷能够自由地在导体中移动,从而产生较大的电流。
通电导体内的电场和电荷的分布
导电体内的电场和电荷分布在电磁学和物理学中广泛应用,其研究的内容中包括处理条件相对更复杂的普通电导体中的电场和电荷分布。
当电流流过普通电导体时,将产生电场和构成电场线圈的电荷。
如果仅考虑普通电导体,则电场是由电荷带来的,而电荷则由电场吸收或释放。
为了研究电场和电荷在普通电导体中的分布,必须对导体中存在的电流进行准确的解析计算,因为电流决定了电场和电荷的分布。
有了电流的详细数据,量子计算就可以计算普通电导体内的电场和电荷的分布。
由于普通电导体在真空中所具有的不同特性,所产生的电场和电荷会有不同的状况。
但无论是电场还是电荷,都存在着相同的原理:空间中某处相对于另一处存在着一定强度的电场,从而影响流过该处的电荷分布情况。
此外,电流和电场的变化会随时间而变化,使普通电导体内的电荷分布呈现出一定的模式。
研究普通电导体内的电场和电荷分布,可以为制造电子元件和设备提供参考,使其能够更好地了解整体的性能和特性。
此外,研究普通电导体的电场和电荷分布也有助于熟悉电磁场的宏观行为,从而探索物质与环境这种动态关系。
1。
电源和电流学习目标:1.[物理观念]知道电流的形成条件,知道电源的作用和导体中的恒定电场。
2.[科学思维]理解电流的定义和定义式I=错误!,并会分析相关的问题。
3。
[科学探究]能分析数据,得到几种不同的电流的微观表达式。
4.[科学态度与责任]能做到实事求是,对导体中三种速度进行比较。
阅读本节教材,回答第53页“问题”并梳理必要知识点。
教材P53问题提示:手电筒中的小灯泡有电源持续供电。
一、电源1.定义:能够把电子从正极搬运到负极的装置.2.作用:(1)维持电源正、负极间始终存在电势差。
(2)使电路中的电流能够持续存在。
二、恒定电流1.恒定电场:由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
2.自由电荷定向移动的平均速率:在恒定电场的作用下,自由电荷定向加速运动,但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞,碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平均速率不随时间变化。
3.恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流.4.电流(1)物理意义:表示电流强弱程度的物理量.(2)公式:I=错误!。
(3)单位:在国际单位制中,电流的单位是安培,简称安,符号是A。
常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)。
1 mA=10-3A,1 μA=10-6 A。
(4)方向:正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)恒定电场与静电场基本性质相同,两者没有区别。
(×)(2)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能.(√)(3)电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多. (√)(4)导体中的电流,实际是正电荷的定向移动形成的. (×)2.满足下面哪一个条件,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D [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。
故A、B、C错,D对。
]3.下列说法正确的是( )A.导体中电荷运动就形成了电流B.在国际单位制中,电流的单位是AC.电流有方向,它是一个矢量D.任何物体,只要其两端的电势差不为零,就有电流存在B [自由电荷定向移动才形成电流,仅有电荷移动但不是定向移动则不能形成电流,故选项A错误;在国际单位制中,电流的单位是A,故选项B正确;形成电流的条件是导体两端有电势差,且必须是导体,故选项D错误;电流有方向,但它是标量,故选项C错误。
高三物理电场电流知识点电场和电流是物理学中重要的概念,它们在电磁学中起着重要作用。
在高三物理中,学生需要掌握电场和电流的基础知识,理解它们的特性和相互关系。
本文将介绍高三物理中电场和电流的知识点,帮助学生加深对这些概念的理解。
一、电场的概念和特性1.电场的概念:电场是指空间中某一点处存在的电荷所产生的力场。
简单来说,电场是由电荷所产生的力场。
2.电场的特性:电场具有以下几个特性:–电场是一个矢量场,具有方向和大小。
–电场随距离增加而减弱,遵循反比例关系。
–电场的方向由正电荷指向负电荷,或者由正电荷指向电场中的某一点。
二、电场的计算和表示方法1.电场强度:电场强度用E表示,表示单位正电荷在电场中所受的力的大小。
电场强度的计算公式为E = F / q,其中F为正电荷所受的力,q为单位正电荷的电荷量。
2.电场线:电场线用于表示电场的方向和强度。
电场线是一条从正电荷指向负电荷的曲线,曲线上每一点的切线方向表示该点的电场方向。
三、电流的概念和特性1.电流的概念:电流是指单位时间内通过导体横截面的电荷量。
简单来说,电流是电荷的流动。
2.电流的特性:电流具有以下几个特性:–电流的方向由正电荷流向负电荷,即从高电势到低电势。
–电流遵循欧姆定律,即I = U / R,其中I为电流强度,U为电压,R为电阻。
四、电场和电流的关系1.电场产生电流:当导体中存在电场时,导体中的自由电子会受到电场力的作用,从而形成电流。
2.电流产生电场:当电流通过导体时,导体周围会形成一个闭合的电场,这个电场对电流起到导向作用。
五、电场和电流的应用1.电场和电压:电场和电压密切相关,电场力产生电势差,即电压。
电压来源于电场力,是电场力沿电荷运动方向的势能变化。
2.电场和电阻:电场和电阻也密切相关,电场力会在电阻中产生阻力,使电流受到限制。
六、电场和电流的实验1.电场实验:电场实验可以通过引入电荷并测量它所产生的电场强度来研究电场的特性。
2.电流实验:电流实验可以通过测量电流强度和电压来研究电流的特性,比如欧姆定律的验证。
21导体中的电场和电流2.1导体中的电场和电流教学目标:(一)知识与技能1、了解电源的形成过程。
2、掌握恒定电场和恒定电流的形成过程。
(二)过程与方法:在理解恒定电流的基础上,会灵活运用公式计算电流的大小。
(三)情感、态度与价值观:通过本节对电源、电流的学习,培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识,勇于探究与日常生活有关的物理问题。
教学重、难点:理解电源的形成过程及电流的产生。
会灵活运用公式计算电流的大小。
教学方法:探究、讲授、讨论、练习教学手段:投影片,多媒体辅助教学设备教学过程:(一)引入新课教师:人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识,而且形成了若干重要的电学概念和研究方法,成为电学理论的重要基础。
但是,无论在自然界还是生产和生活领域,更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。
那么,电荷为什么会流动?电荷流动服从什么规律,产生哪些效应?这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢?过渡:这节课就来学习有关电流的知识。
(板书课题:导体中的电场和电流)(二)进行新课教师活动:为什么雷鸣电闪时,强大的电流能使天空发出耀眼的强光,但它只能存在于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光?通过现象对比,激发学生的求知欲。
调动学生的学习积极性。
过渡:要回答这个问题,就要从电源的知识学起。
1.电源教师:(投影)教材图2.1-1,(如图所示)分别带正、负电荷的A、B两个导体球,它们的周围存在电场。
如果用一条导线R将它们连接起来,分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差会发生什么变化?最后,A、B两个导体球会达到什么状态?R中出现了怎样的电流?学生活动:在教师的引导下,分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差的变化情况。
认识到,最终A、B两个导体球会达到静电平衡状态。
理解导线R 中的电流只能是瞬时的。
教师:(投影)教材图2.1-2,(如图所示)提出问题:如果在AB之间接上一个装置P,它能把经过R流到A的电子取走,补充给B,使AB始终保持一定数量的正、负电荷,情况会怎样呢?引导学生讨论、解释可能会产生的现象。
培养、锻炼学生的思维能力。
通过学生回答,发表见解,培养学生语言表达能力。
师生互动,建立起电源的概念。
思考:电源P在把电子从A搬运到B的过程中,电子的电势能如何变化?电源发挥了怎样的作用?过渡:在有电源的电路中,导线内部的电场强度有何特点呢?2、导线中的电场教师:(投影)教材图2.1-3,(如图所示)介绍图中各部分的意义,取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后进行研究,如图2.1-4所示。
教师引导学生讨论导线中的电场将如何变化,最终又会达到怎样的状态。
要把思维的过程展现给学生。
说明:教师要引导学生运用微元法和矢量叠加的方法,探究导线中电场的变化情况,分析出最终导线两侧积累的电荷将达到平衡状态,垂直于导线方向上电场的分量将减为零,导线内的电场线保持和导线平行。
这里一定要强调,这是电源电场和导线两侧的电荷得电场共同叠加的结果。
通过师生分析,建立起恒定电场的概念。
引导学生理解电荷的“稳定分布”是一个动态平衡的过程,不是静止不变的。
思考:在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系等,在恒定电场中还是否适用呢?过渡:在恒定电场中自由电荷会受到电场力的作用,而发生定向运动,从而形成电流,恒定电场中的电流有何特点,又如何描述呢?3、恒定电流教师:恒定电场中的电流是恒定不变的,称为恒定电流(为什么?)。
电流的强弱就用电流这个物理量来描述。
电流的定义:物理上把通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。
用I表示电流。
电流的定义式是什么?q学生:I=t教师:回忆一下初中学过的知识,电流的单位有哪些?它们之间的关系是什么?学生:在国际单位制中,电流的单位是安培,简称安,符号是A。
电流的常用单位还有毫安(mA)和微安(μA)。
它们之间的关系是: 1 mA=10-3A; 1μA=10-6A教师:1A的物理意义是什么?学生:如果在1 s内通过导体横截面的电荷量是1 C,导体中的电流就是1 A。
即1A=1 C/s[投影]教材42页例题,教师引导学生分析题意,构建物理模型,培养学生分通过师生分析,建立起恒定电场的概念。
引导学生理解电荷的“稳定分布”是一个动态平衡的过程,不是静止不变的。
思考:在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系等,在恒定电场中还是否适用呢?过渡:在恒定电场中自由电荷会受到电场力的作用,而发生定向运动,从而形成电流,恒定电场中的电流有何特点,又如何描述呢?师生共同分析课本上的例题1。
师生互动:讨论,如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率,和我们的生活经验是否相符?怎样解释?点评:通过对结论的讨论,深化对物理概念和规律的理解。
(三)课堂总结、点评(四)实例探究☆关于电流的方向【例1】关于电流的方向,下列叙述中正确的是___C____A .金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B .在电解质溶液中有自由的正离子和负离子,电流方向不能确定C .不论何种导体,电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D .电流的方向有时与正电荷定向移动方向相同,有时与负电荷定向移动方向相同电流是有方向的,电流的方向是人为规定的。
物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,则负电荷定向移动的方向一定与电流的方向相反。
☆关于电流的计算【例2】某电解质溶液,如果在1 s 内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面,那么通过电解质溶液的电流强度是多大?解析:设在t =1 s 内,通过某横截面的二价正离子数为n 1,一价离子数为n 2,元电荷的电荷量为e ,则t 时间内通过该横截面的电荷量为q=(2n 1+n 2)e电流强度为I =tq =t e n n )(221+=1100.1100.521918⨯+⨯⨯×1.6×10-19A=3.2 A 【例3】氢原子的核外只有一个电子,设电子在离原子核距离为R 的圆轨道上做匀速圆周运动。
已知电子的电荷量为e ,运动速率为v ,求电子绕核运动的等效电流多大?解析:取电子运动轨道上任一截面,在电子运动一周的时间T 内,通过这个截面的电量q=e ,由圆周运动的知识有:T =vR π2 根据电流的定义式得:I =R ev t q π2=练习:完成练习册上的相应的题目。
2.2电动势教学目标:(一)知识与技能:理解电动势的概念,掌握电动势的定义式。
(二)过程与方法:通过本节课教学,使学生了解电池内部能量的转化过程,加强对学生科学素质的培养,。
(三)情感、态度与价值观:了解生活中的电池,感受现代科技的不断进步。
教学重、难点:电动势的概念,对电动势的定义式的应用。
电池内部能量的转化;电动势概念的理解。
教学方法:探究、讲授、讨论、练习教学手段:各种型号的电池,手摇发电机,多媒体辅助教学设备教学过程:(一)引入新课教师:引导学生回顾上节课学习的“电源”的概念。
在教材图2.1-2中电源的作用是什么?教师:(投影)(如图所示)学生思考,选出代表回答:电源能够不断地将电子从A搬运到B,从而使A、B之间保持一定的电势差;电源能够使电路中保持持续电流。
教师:电源P在把电子从A搬运到B的过程中,电子的电势能如何变化?从另一个角度看,电源又发挥了怎样的作用?学生思考,选出代表回答:电子的电势能增加了。
电源为电路提供了电能。
教师:自然界中的能量是守恒的,电源为电路提供了电能,必然会有其他形式的能量减少,从能量转化和守恒的角度,你认为电源是个怎样的装置呢?学生思考,选出代表回答:电源是把其他形式能转化为电能的装置。
过度:电源又是如何把其他形式能转化为电能的呢?不同的电源把其他形式的能转化为电能的本领一样吗?这个本领用什么来描述呢?(二)进行新课1、电源教师:(投影)教材图2.2-1(如图所示)教师:(1)用导线将电源连成最简单的电路,电路由哪几部分组成?(2)导线中的电场是什么电场?电流是怎样形成的?特点如何?为什么?学生思考,回答:(1)电路由两部分组成,电源外部能看得见的部分,称为外电路;电源内部看不见的部分,称为内电路。
(2)导线中的电场是恒定电场。
导线中的自由电子在电场力的作用下从电源正极向负极定向运动,形成电流。
导线中的电流是恒定电流,因为导线中的电场是恒定电场,所以电子定向运动的速率是不变的,电流大小恒定。
教师:自由电子在导线中定向运动,电场力做什么功?电子的电势能如何变化?学生:正功;减少。
教师:自由电子定向运动的速率是不变的,能量还守恒吗?该怎样理解?学生:守恒。
自由电子与带正电的离子相互碰撞,在定向运动过程中受到阻力作用,电子要不断克服阻力做功,其动能向热能转化。
教师总结:大家说的对,概括地说,在电源外部,电场力对自由电子做正功,是电能转化为其他形式能,这个过程中消耗了电能。
这些电能又是哪里来的呢?学生:电源把其他形式能转化为电能。
教师:根据前面的分析,大家讨论一下,电源是如何把其他形式能转化为电能的呢?学生思考,分组讨论,选出代表回答。
点评:给学生创造思考、探究的空间,培养学生的探究精神和学习热情,培养学生交流合作的品质。
通过学生的回答,培养表达能力。
学生代表回答:在电源内部也存在电场,电场方向也是从正极指向负极。
根据电荷守恒定律,电源必须把自由电子不断地从正极搬运到负极,自由电子必须克服电场力做功,这就需要有“非静电力”作用于电子。
这个“非静电力”是电源提供的。
也就是说,电源通过非静电力做功,使电荷的电势能增加了。
教师点评、总结,引导学生建立起电源的概念:电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。
教师:出示干电池、手摇发电机,提出问题:干电池、手摇发电机都可以做电源,这些电源中的非静电力相同吗?所起的作用相同吗?谈谈你的看法。
学生思考,分组讨论,选出代表回答。
干电池中的非静电力是化学作用,手摇发电机的非静电力是电磁作用,前者把化学能转化为电能,后者把机械能转化为电能。
非静电力虽然不同,但从能量转化的角度看,他们所起的作用是相同的,都是把其他形式能转化为电能。
点评:再次加深学生对概念的理解。
教师:电源有好多种,他们在把其他形式能转化为电能的本领相同吗?举例说明。
学生举例:手电筒、家用照明电灯、汽车上的照明电灯等,亮度不同。
教师:在物理学上,该如何描述电源的这种本领呢?(承上启下,过渡到下一问题)2、电动势教师:引导学生从静电力对电荷做功,电荷电势能增加的角度建立起电动势的概念。
思考问题:是不是静电力对电荷做的功越多,静电力做功的本领越大?该如何描述静电力做功的本领?学生思考,分组讨论,选出代表回答。
静电力对电荷做功的多少与电荷的数量有关,不能用做功多少来反映做功的本领。