第01节 导体中的电场和电流

第一节、导体中的电场和电流一、教学目标（一）知识与技能1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。

（二）过程与方法通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。

（三）情感态度与价值观通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。

三、重点与难点：重点：理解电源的形成过程及电流的产生。

难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。

四、教学过程（一）先对本章的知识体系及意图作简要的概述（二）新课讲述----第一节、导体中的电场和电流1．电源：先分析课本图2。

1-1 说明该装置只能产生瞬间电流（从电势差入手）【问题】如何使电路中有持续电流？（让学生回答—电源）类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图2—1，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。

A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。

教师提问：怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢?让学生回答：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。

归纳：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。

（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置）2．导线中的电场：结合课本图2。

1-4分析导线中的电场的分布情况。

导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。

导体中的电场和电流（精）导体中的电场和电流电源：其作用是在电源内部把电子从正极搬运到负极导线中的电场：由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同激发形成，由稳定分布的电荷所形成的电场是恒定电场恒定电流定义：大小和方向都不随时间变化的电流电流：描述电流强弱的物理量公式Q=IT，I=Q/T一、电流1、导体中的自由电荷在电场力作用下发生定向移动形成电流2、电源可使电路中保持持续电流二、导线中的电场1、导线中电场的形成2、恒定电场三、恒定电流定义：大小和方向都不随时间变化的电流电流：描述电流强弱程度的物理量公式Q=IT，I=Q/T单位：安培A 毫安微安四、电流的微观表达式1、电流的微观表达式I=NQSV（推导过程略）2、三种速率的区别电流传导速率：等于光速，电路一接通，导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流（对整体而言）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般数量级为10-5M/S （对每个电子而言）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速率与温度有关，通常情况为每秒几百米电动势一、电源1、定义：电源是把其他形式的能转化为电能的装置2、作用：在导体（或电路）两端保持一定的电压二、电动势1、非静电力2、电动势（1）定义：静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值（2）公式：E=W/Q（3）单位：伏特V（4）物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功（5）方向规定：标量，为研究方便，规定其方向为电源内部电流方向，即由电源负极指向正极三、内阻电源内部也是由导体组成，所以也有电阻，叫做电源的内阻。

内阻和电动势同为电源的重要参数欧姆定律一、欧姆定律1、欧姆定律的实验探究（1）实验目的：研究导体中的电流跟导体两端电压之间的关系（2）实验原理：用电压表测量导体两端的电压，用电流表测量导体中的电流，观察和记录数据，在坐标系中作出U-I图象进行探究，找出规律（3）实验过程及数据处理（略）（4）结论：实验结果分析（5）同一导体，不管电流、电压怎样变化，电压跟电流的比值U/I是一个常数（6）在同样的电压下，比值U/I大的电流小，比值U/I小的电流大，所以比值U/I反映了导体阻碍电流的性质，叫电阻，用字母R表示，则R=U/I2、欧姆定律（1）、内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比（2）、表达式：I=U/R（3）适用条件：金属导电和电解液导电3、电阻（1）、定义：导体两端的电压与通过导体的电流大小之比叫导体的电阻（2）、定义式：R=U/I（3）、单位：欧姆，常用的还有千欧、兆欧，换算关系（略）（4）、物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小二、导体的伏安特性曲线1、定义：建立平面直角坐标系，用纵轴表示电流I，用横轴表示电压I，画出的导体的I—U 图线叫做导体的伏安特性曲线2、线性元件伏安特性曲线是通过原点的直线，表示电流与电压成正比，如图所式（图略），其斜率等于电阻的倒数，即tanA=I/U=1/R，所以曲线的斜率越大，表示电阻越小3、非线性元件伏安特性曲线不是直线，表示电流与电压不成正比的电学元件。

2.1导体中的电场和电流DOC最新版高中物理课堂教学教案2.1导体中的电场和电流年月日课题§2.1导体中的电场和电流课型新授课（课时）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。

教学重点、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活动（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。

2.1 导体中的电场和电流21 导体中的电场和电流在我们的日常生活中，电的应用无处不在，从照明的灯泡到驱动各种设备的电机，电已经成为现代社会不可或缺的一部分。

要理解电的运行机制，我们首先需要深入探讨导体中的电场和电流这两个关键概念。

导体，简单来说，就是能够让电荷自由移动的物质。

常见的导体如金属，其内部存在大量可以自由移动的电子。

当导体处于一个外部电场中时，这些自由电子就会在电场力的作用下发生定向移动，从而形成电流。

让我们先来看看导体中的电场。

当一个导体处于一个外加电场中时，比如将导体连接到电池的两极，导体内部会迅速建立起一个新的电场。

这个新电场与外加电场的方向相反，并且会随着时间的推移逐渐增强，直到与外加电场大小相等，方向相反。

此时，导体内部的总电场强度为零，但自由电子仍然会在这个瞬间形成的电场作用下移动，从而产生电流。

那电流究竟是什么呢？电流可以被理解为电荷在单位时间内通过导体横截面的量。

如果在一段时间 t 内，通过导体横截面的电荷量为 Q，那么电流 I 就可以表示为 I ＝ Q ／ t 。

电流的单位是安培（A），1 安培意味着每秒通过导体横截面的电荷量为 1 库仑。

在实际情况中，电流的大小和方向可能会发生变化。

如果电流的大小和方向始终保持不变，我们称之为恒定电流。

恒定电流在很多电子设备和电路中都非常重要，因为它能够提供稳定的能量供应。

为了更深入地理解电流，我们还需要了解电流密度的概念。

电流密度是指通过导体单位横截面积的电流大小。

它可以更精确地描述导体内部电流的分布情况。

导体中的电场和电流之间存在着密切的关系。

电场为电流的形成提供了驱动力，而电流的存在又会反过来影响电场的分布。

例如，在一个电阻均匀的导体中，电流密度与电场强度成正比，比例系数就是导体的电导率。

在复杂的电路中，导体中的电场和电流的分布会更加复杂。

不同的导体材料、形状和连接方式都会影响电场和电流的情况。

了解导体中的电场和电流对于我们设计和优化电子电路、提高能源利用效率以及保障电力系统的安全稳定运行都具有重要意义。