高一物理课件 导体中的电场和电流

1 电场强度是什么？
电场强度表示单位正电荷 在电场中受到的力。
2 计算电场强度
3 电场强度的方向
电场强度可以通过库仑定 律和电场线密度计算得到。
电场强度的方向由正电荷 指向负电荷。
电势能的概念和计算方法
1
什么是电势能？
电势能是电荷在电场中由于位置不同而具有的能量。
2
计算电势能
电势能可以通过电荷的电量、电场强度和位置计算得到。
球面和平面电容器的电场分布与计算方法
球面电场分布
球面电场分布根据电荷量和球面半径进行计算。
平面电容器电场分布
平面电容器电场分布可以通过电势差和电场强度计 算得到。
电容器的基本操作和电容的计算方法
1 电容器的结构
电容器由两个导体和介质构成，用于 储存电荷和能量。
2 计算电容
电容可以通过电量和电压的比值计算 得到。
3 电容器的基本操作
电容器可以通过连接和断开电路来控制电荷流动。
库仑定律
2
生的力。
库仑定律描述了两个电荷间静电力的大
小和方向关系。
3
静电力与距离和电荷量
静电力与距离成反比，与电荷量成正比。
等势面和等势线的概念
1 什么是等势面？
等势面是具有相同电势的 点构成的曲面。
2 等势பைடு நூலகம்的性质
沿着等势面，电势不变， 电场强度垂直于等势面。
3 什么是等势线？
等势线是与电势相同的连 续曲线。
高中物理必修一课件：电场
探索电场的奥秘，了解电荷和电势，掌握电场的计算方法和应用场合。
电场的概念与性质
1 什么是电场？
电场是由电荷产生的一种 物理场，具有电势能和电 势差。

___
_ _
B _
_ _
A 抽水机 B
水池
-
A
B
等势体
导体中自由电子的定向移 动使两个带电体成为等势 体，达到静电平衡，导线
R中会产生一个瞬时电流
一.电源
1.能把自由电子从正极搬到负极的装置.
2.作用:搬运电荷使导体两端维持一定的电势差( 电压),从而使电路有持续的电流(电路必须闭合).
+ ++ + A+ + +- +
课堂训练
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量 为10C，则导体中的电流为________A； 1A
2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反 方向通过横截面的正负离子的电量均为10C， 则电解液中的电流为_______A． 2A
对比练习：ZJ P45 5 解析：这种情况不同于通过中间的某个界面，
恒定电场
由稳定分布的电荷产生稳 定的电场称为恒定电场，其 基本性质与静电场相同。
二.导线中的电场
➢导体内的电场线保持和导线平行;
➢导线内部有恒定电场，是电源电场和导线 侧面堆积电荷形成的电场叠加形成的，而 且恒定电场是一种动态平衡；
➢恒定电场中任何位置的电场强度都不随时 间变化，所以它的基本性质与静电场相同， 在静电场中所讲的电势、电势差及其与电 场强度的关系等在恒定电场中同样适用， 但是恒定电场并不是静电场。
7.5105 m
4.一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单
位长度内的自由电子数为n，金属内的自由电子的
电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0， 导体中通过的电流为I，则下列说法中正确的有
A．自由电子定向移动的速率为v0

A．带电粒子带负电荷 B．带电粒子带正电荷 C．带电粒子所受电场力的方向向左 D．带电粒子做匀变速运动
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第二十七页，共三十八页。
解析：选 ACD.由运动轨迹的弯曲特点可知，带电粒子受水平 向左的电场力作用，故粒子带负电，由于粒子在匀强电场中运 动，则粒子受电场力是恒定的，粒子运动的加速度不变．
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第十八页，共三十八页。
1.电场中有一点 P，下列说法正确的是( ) A．若放在 P 点电荷的电荷量减半，则 P 点的电场强度减半 B．若 P 点没有试探电荷，则 P 点电场强度为零 C．P 点电场强度越大，则同一电荷在 P 点所受电场力越大 D．P 点的电场强度方向为试探电荷在该点受力方向
①
FTcos α＝mg，
②
由①②联立可得：FT＝ 2mg，
q＝mgtEan α＝mEg.
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第三十一页，共三十八页。
(2)重力和电场力的合力与 FT 等大反向，即与竖直方向成 α＝ 45°斜向右下方，大小为 F 合＝ 2mg. (3)静止释放后，小球由静止开始沿与竖直方向成 α＝45°斜向
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第九页，共三十八页。
对电场强度的理解及应用
电场力与电场强度的区别和联系
电场力
电场强度
物理意义 区 别 决定因素
电荷在电场中所受 的力
由电场和电荷共同 决定
反映电场的强弱 由电场本身决定
大小
F＝Eq
E＝F/q
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区 方向 别
单位 联系
电场力
电场强度
右下方做匀加速直线运动，当到达最低点时，它经过的位移为
2L，此时细线刚好拉直，由匀变速直线运动规律

导体中的电场和电流
一、课标及其解读
认识电流（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；
②初步体会动态平衡的思想；③理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定；
④理解恒定电流的含义；⑤经历金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程，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。

）
二、教学重点
1、理解电流的定义，能在具体环境中求解电流强度；
2、会用假设法推导电流强度与自由电荷定向移动速率关系。

三、教学难点
1、对通电导体中恒定电场的理解，体会动态平衡的思想；
、导线横截面积S
2、会用假设法推导电流强度I与自由电子定向移动速率V
定
、导体单位体积内自由电荷个数n等物理量之间的关系。

载
四、教学易错点
1、导线中的电场分布
错误类型：
（1）认为也是静电平衡，内部合场强为0；
（2）认为导线内电场仅由正、负极产生，与导线上堆积电荷无关。

2、对恒定电场的认识
错误类型：
（1）电场分布稳定与匀强电场混淆；
（2）恒定电场中电荷相对位置不变，不能很好理解动态平衡；
3、将导线内自由电荷定向移动速率与电场传播速率等同。

五、教学疑点
电流形成的微观表达式是否作为一个知识点要求学生掌握。

六、教学资源
假设法求解电流的微观表达式，类似方法应用还有：
例：风力发电中，知道空气密度为ρ，流动速度为v，风扇的半径为R，机械效率为η，求发电功率。

再如：洗车时水枪出水速率为v，枪口横戴面积为S，又知水密度为ρ，求水对汽车的冲击力。

• 在电解液中, 正负离子沿相反方向运动,5s 内经过液体横截面旳电量均为5.0C,则电 解液中旳电流强度为多少?
例题:有一条横截面积S=1mm2旳铜导线,经过旳
电流I=1A,已知铜旳密度ρ=8.9×103kg/m3,铜旳 摩尔质量6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数 NA=6.02×1023mol-1,电子旳电量e=-1.6×10-19C, 求铜导线中自由电子定向移动旳速率.可以为 铜导线中平均每个铜原子贡献一种自由电子.
• 电闪雷鸣时,强大旳电流使天空发出 刺眼旳闪光,但它只能存在于一瞬间, 而手电筒中旳小灯泡却能连续发光, 这是为何?
导体中产生电流旳条件:导体两端存在电势差
-
-
+ ++ + A+ + ++
___
_ _
B _
_ _
A
B
等势体
A
抽水机
B
水池
一.电源
能把自由电子从正极搬到负极旳装置.
作用:保持导体两端旳电势差(电压),使电路
小结:
• 电源及其作用. • 导线中旳电场:导线内旳电场线保持和导
线平行.(恒定电场) • 恒定电流:大小方向都不随时间变化旳电
流. • 电流:表达电流旳强弱程度旳物理量.I=q/t
捕鱼群 捕鱼群
提防之心，但是他有他の考虑，更何况他也有十足の把握，惜月虽然有私心，但目前还是羽翼未丰之时，不足以对排字琦の权力构成威胁。而且他是在儒家经典学说熏陶教育下成长 起来の，遵守宗法理教，最讲礼数。排字琦是他の嫡福晋，他の正室，王府唯壹の女主人，她の地位和权力必须得到维护和保障，不论将来是谁坐大势力，他都会毫不留情地予以遏 制和打压，不论他宠哪各诸人，都不可能以牺牲排字琦为代价。第壹卷 第510章 拉锯不论是希望水清能够继续保持她那出污泥而不染の冰清玉洁，还是需要坚定不移地维护排字琦 の嫡福晋地位，不论哪方面原因，他都不想跟排字琦讲，因为他历来都是壹各深藏不露之人，不想早早地亮出自己の底牌，被别人看穿看透。而这种习惯竟是进一步到咯他の骨髓， 虽然是处理家务事，虽然是面对他の嫡福晋，他仍是不愿以真面目示人，所以深思咯壹小会，他随即开口说道：“水清这不是才生完小格格嘛，虽然已经过咯三各来月の时间，可是 又要带着格格，又要养身子，她哪里有这么多时间和精力来管理府务？相反目前元寿小格已经四岁咯，惜月没有啥啊需要她操心の事情，有足够の时间和精力。”王爷真不愧为老江 湖，只短短の时间里就找出来壹各天大の理由和借口驳回咯排字琦の提议。可是排字琦这回铁咯心要违逆王爷，她要保护自己の地位，自己の权力，假设目前不奋起抗争，将来大权 旁落之后，懊悔药可是壹粒也没有，这壹辈子在王府里，她错咯太多太多，这壹次，她不能再错，这是她后半辈子の指望。面对这各敢于对抗他の、全新の排字琦，对她那点儿小心 思早就咯如指掌の王爷真是又好气又好笑，先不说有他这各壹家之主の强大后台给她撑腰，虽然他の支持壹直没有向她亮过底牌，单就说她の那些各紧张实在是可笑至极！惜月和水 清，都是精明过咯头の两各诸人，哪各都不是省油の灯。只是壹各是侧福晋，地位高，壹各是入府时间长，熟悉情况。她排字琦提防咯惜月就不提防水清？而且那各水清可是壹各更 难对付の角色。惜月の精明可是明面上の事情，有啥啊心思都写在脸上，相反那各水清，那可是把全部の精明都偷偷藏在咯心里，要不是他跟她打过这么屡次の交道，充分咯解咯她 の本性，怕是这府里全部の主子奴才都要被她那不言不语の假象所困惑咯呢。而且这各水清比惜月更具有杀伤力。毕竟惜月是各大字不识の妇道人家，就是再聪明，充其量也只但是 是壹些小聪明、小手段、小心思罢咯。而这水清，既会读书又会识字、既会写字又会计算，这要是让她动咯心思，不说别の，就是弄两套账本瞒天过海对她而言都是轻而易举の事情， 真若那样，排字琦将来就等着懊悔吧。眼看着排字琦这么糊涂透顶，执迷不误，王爷语重心长地问道：“福晋，爷晓得，你这是紧张惜月借机会安插咯自己の奴才，培养咯她自己の 势力，其实，你の这各紧张，爷能了解。但是，爷不能了解の是，你紧张惜月，为啥啊不紧张水清呢？她可是比惜月还要精明不晓得好些倍，又能书会写，另外她还有那么强大の娘 家势力，你怎么不紧张她，怎么反而紧张起势单力薄、只有点儿小聪明の惜月来咯？”第壹卷 第511章 制衡王爷此话壹出，排字琦立即明白，爷对天仙妹妹の误会真不是壹点半点。 因为婉然の缘故，壹向看人极准の王爷居然也有马失前蹄の时候，竟不如她排字琦眼光独到。其实也不能怨王爷，他虽然曾经亲自或是派人仔细地咯解咯水清の为人，但是因为他根 本就没有把心思放在水清身上，在他の眼中，水清但是壹各路人甲而已，所谓の咯解，也但是就是壹些皮毛而已，只有壹各大致の善良、聪明、不争宠、安分守已等等壹些美德罢咯。 但是排字琦就不壹样咯，对于王爷の每壹各诸人，她都是惊着壹万各心，全都看成自己の竞争对手，当然会仔仔细细地研究分析透彻。正是这各进一步分析研究，才让她惊讶地发觉， 天仙妹妹是这王府里最没有私心，最没有追求，最没有大志の壹各诸人。这府里の诸人，为咯赢得王爷の溺爱，为咯下半辈子の依托，或多或少地打着自己の小算盘，毕竟，爷是她 们の夫君，王府是她们の家。只是水清，既没有将王爷当夫君，也没有将王府看成家，才会无欲无求，才会大公无私，才会是壹各对排字琦没有壹丝壹毫威胁の人。但是这些理由她 压根儿就不想让他晓得。趁着王爷目前对水清有着诸多の误会、误解，这是多好难得の好机会！假设他晓得咯水清那些大公无私、无欲无求の优点，继而委以重担，水清再借机得咯 势可就是懊悔也来不及の事情咯。可是目前の当务之急是她怎么回答王爷の问题，怎么能让他放弃扶植惜月の想法呢？让他放弃惜月，这不是驳咯爷の面子吗？爷怎么可能同意？可 是让她放弃水清，这不是给咯惜月可乘之机，将来再做大咯势力，她怎么可能同意？排字琦在王府这二十数年の摸爬滚打真是练就咯壹身真功夫，才这么短短の壹小会儿时间里，她 就想出咯壹各绝妙の法子：“爷，要不这么吧，就让惜月和水清两各妹妹壹同掌管府务。水清妹妹不是更聪明吗？那就让她负责拿主意，她那么有学问，拿の主意肯定错不咯。而且 她就是动动脑子而已，又不需要真の去做啥啊事情，也不会累着她啥啊の，不会影响她养身子和养育小格格。惜月妹妹不是更咯解府里の情况吗？那就让她负责和奴才们打交道，传

(3)在电解液中，导电时定向移动的电荷既有正离子又有 负离子，它们同时向相反的方向移动形成电流，电流方向与 正离子移动方向相同。
Q 2．公式 I＝ t 的理解 (1)公式中 Q 是 t 时间内通过某一横截面的电荷量。 (2)电荷量不等的同种电荷同向通过某一横截面时，Q
＝Q 1＋Q 2；异种电荷反向通过某一横截面时，Q ＝|Q 1|＋|Q 2|， 不能相互抵消。
值之和。故 I＝Q /t＝(2×5)/5 A＝2 A。 答案：2 A
结束
语 同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成
功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没 有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念，
考试加油。
Q (2)电流公式 I＝ t 中 Q 是通过某截面的总电量。
[解析] 铜离子和硫酸根离子都是二价离子，离子的电荷 量为 q1＝q2＝2×1.6×10－19 C。
所以
Q I＝ t
＝n1q1＋t n2q2
＝5.625×1018×2×1.6×10－109＋.044.375×1018×2×1.6×10－19A ＝80 A。
[答案] C
借题发挥 电动势的概念比较抽象，要注意辨析其物理意义，不要
和其他电学概念混淆。
2．有关电动势的说法中正确的是
()
A．电源电动势的大小，等于电源没有接入电路时电源两极间
的电压的大小，所以当电源接入电路时，电动势大小将
发生变化
B．电源提供的电能越多，电源的电动势越大
C．龟源的电动势越大，也就是电源内储存的电越多
把其他形式的能转化为电能的本领大小。电动势的符号为 E ，单
位与电压单位相同，也是 伏特 。
[重点诠释]
1．电源的作用 电源是把其他形式的能转化为电能的装置。在电路中能提 供持续的电压，给用电器提供电能。 2．电源的电动势 描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。 不同的电源，电动势不同。 (1)电动势在数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷在电源 内从负极移送到正极所做的功。

3
预习导学
课堂讲义
@《创新设计》
想一想 只要导体中自由电荷运动，导体中就有电流，这种说法正确 吗？为什么？ 答案 不正确.当导体两端无电压时，导体中的自由电子在做无规则热 运动，但是导体中没有电流.
4
预习导学
课堂讲义
@《创新设计》
二、电源和电动势 1.一个闭合电路由__电__源___、用电器和导线、开关构成. 2.电源把其他形式的能转化为__电__能___. 3.电动势：不同的电源，两极间电压的大小___不__同__.这是由_____电__源__本__身___的性质决定
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
相同，Q 应为正、负电荷量绝对值之和.
7
预习导学
课堂讲义
@《创新设计》
【例1】 关于电流的概念，下列说法中正确的是( ) 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.对于导线，只要其两端电压为零，电流也必为零 解析 电流是电荷定向移动形成的，电流虽然有方向，但电流是标量，因电流的运 算不满足平行四边形定则；电流是物理量中一个基本物理量，其单位“安培”在国 际单位制中是一个基本单位；导体两端电压为零，导体中电流一定为零，故选项C、 D正确. 答案 CD
6
预习导学
课堂讲义
@《创新设计》
一、对电流的进一步理解 1.电流的形成条件：(1)存在大量的自由电荷；(2)导体两端存在电压. 2.电流是标量：电流虽有方向，但不是矢量，是标量.运算遵循代数法则. 3.电流的方向：电流方向规定为正电荷定向移动的方向，金属导体中电流方向与自
由电子定向移动方向相反. 4.电流定义式 I＝Qt 为单位时间内通过某横截面的电荷量，Q 只代入绝对值.电解液

D
<点评>：应用电流的定义式进行计算时，若是电子导 电，q为通过导体横截面的电子电量的绝对 值；若为离子导电（如气体或液体导电），q 为通过（气体放电管或电解槽液体）截面
正、负离子电量的绝对值之和。
作业：
一个电子绕氢原子核以半径为R做匀速圆周运动， 其等效电流为多少？（已知电子质量为m，带电 量为e)
形成电场）。 （3）电源的作用：保持电路两端有电势差，使电路
中存在持续电流。
2、恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定 的电场。
• 由恒定电场产生的电流叫恒定电流。
直流电 恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流 电流 交流电 脉动电流：大小变、方向不变的电流。
3、电流：表示电流强弱的物理量。
电流既有大小又有方向，但电流满足代数运算而不满足矢量 运算，故电流是标量。
（1）定义式：
（2）单位：安培（A）
（3）决定式：
如上图所示表示粗细均匀的一段导体，两端加以一定的电压，
设导体中的自由电子电荷量为q、定向移动速率为v、导体横截面
积为s、导体每单位体积内的自由电子数为n。则t时间内通过导体
横截面的电荷量Q=
n·vts·q，电流I=Q/t=nvsq
1、形成电流的条件是：导体两端有电势差；产生持续 电流的条件是：保持导体两端有电势差。若导体两端 电压为零，电荷的定向移动就会终止。
第二章 恒定电流
第一节 导体中的电场和电流
电荷为什么会发生定向移动从而形成电流？要 形成电流到底需要什么条件呢？下面我们利用上 一章学过的知识来分析、讨论这些问题。
A
B
Ft
N
F
Fn M
E0
有了电源，电路中产生的电流 大小是恒定的还是变化的？

• 電荷為什麼會發生定向移動從而形成電流？要形 成電流到底需要什麼條件呢？下麵我們利用上一章學 過的知識來分析、討論這些問題。
A
B
Ft
N
F
Fn M
E0
有了電源，電路中產生的電流 大小是恒定的還是變化的？
導體A、B間存在電場， 有電勢差。
假設在電源正、負 極之間連一根導線
導線中的自由電子在靜電 力作用下由B向A移動，最 後使A、B成為一個等勢 體。——有暫態電流。
• 由恒定電場產生的電流叫恒定電流。
恒定電流：大小、方向都不隨時間變化的電流 電流 直流電
交流電 脈動電流：大小變、方向不變的電流。
• 3、電流：表示電流強弱的物理量。
電流既有大小又有方向，但電流滿足代數運算而不滿足向量 運算，故電流是標量。
（1）定義式：I q t
（2）單位：安培（A）
（3）決定式：I nqvs
第二章 恒定電流
第一節 導體中的電場和電流
上一章我們學習了電荷在沒有定向移動時產生的現 象、規律及應用，從這一章開始我們就要進一步來學習 電荷在有定向移動時產生的現象、規律及應用，以進一 步加深對電的認識，因此本章是電學部分的重點章，它 不但為後面的學習打下基礎，而且還有較大的實用價值， 是學習電工學和電子技術的基礎，對日常生活和生產實 際中正確使用電器也很有用。和上一章一樣，本章同樣 是在初中所學知識基礎上加以提高和擴展的，故仍須十 分重視才能學好它。
小結：
• 1、形成電流的條件是：導體兩端有電勢差； 產生持續電流的條件是：保持導體兩端有電勢 差。若導體兩端電壓為零，電荷的定向移動就 會終止。
• 2、電源的作用就是要保持導體兩端有電勢差。 它就像一臺抽水機一樣，沒有抽水機，水就會 從高處自動流到低處，液面很快就會沒有高度 差而相平，水也就不會再流動。

自由电子在各个位置的定向运动速率也不变 串一个电流表,读数不会变
恒定电流
电流的大小和方向
• 单位时间内通过导线横截面的电荷量 越多，表明导线通过的电流越大。
q It
• 电流虽有方向但是标量
教材第42页例题
v
s
v
vt
注意几个速度问题
• 电流的传导速率等于电场的传播速 率，即光速c=3.0*108m/s • 自由电子做无规则热运动的平均速 率，常温下数量级为105m/s。 • 自由电子定向移动的速率，数量级 约为10-5m/s
P
— — — — — — — — — ——
B
下面研究导线中的电场
恒定电场的说明
• 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。尽管这些电荷也在运动， 但有的流走了，另外的又来 补充，所以电荷的分布是稳定的， 电场的分布也稳定。-----恒定电 场
恒定电场 电场强度不变
重点： 电流的概念及其应用
难点： 电源的作用 导线中的电场
导线中产生瞬时电流
+++ + + + + + + + + ++ +++ A
பைடு நூலகம்
— — — — — — — — — ——
B
A
B
A，B两导体成为 一个等势体
抽水机的作用？
抽水机
水 池 A
水 池 B
装置P就是电源，其作用是？
+++ + + + + + A+ + + ++ +++