Plan de lección de Física optativa 1-1 "Corriente y suministro de energía" para la escuela secundaria
Preparación para la enseñanza
Objetivos de enseñanza
Objetivos de enseñanza
1. Conocer el papel de la fuente de alimentación en los circuitos DC
2. Conocer la definición y unidad de corriente constante
3. de cargas en conductores y corriente desde una perspectiva microscópica relación entre.
Puntos importantes y difíciles en la enseñanza
Enfoque: El concepto de corriente eléctrica
Dificultad: Comprender la relación entre el movimiento direccional de las cargas en los conductores y la corriente eléctrica desde una perspectiva microscópica.
Proceso de enseñanza
Vista previa independiente
1. Fuente de alimentación
Observe la imagen del libro de texto 2.1-1, A y B tienen valores positivos y cargas negativas respectivamente., si un cable R está conectado entre ellos, los electrones libres en el cable R se moverán direccionalmente (corriente) bajo la acción de la fuerza electrostática. La dirección del movimiento de los electrones es (completar A?B o B?A). Si desea mantener un movimiento direccional continuo (corriente), A y B necesitan tener un dispositivo para que siempre haya un cierto campo eléctrico en el espacio alrededor de A y B, y un dispositivo que pueda mantener una cierta diferencia de potencial entre A. y se llama B.
2. Campo eléctrico constante
El campo eléctrico en el cable está formado por las cargas acumuladas por los componentes del circuito como, etc. La distribución de cargas es estable y la distribución del campo eléctrico tampoco lo hará.
El campo eléctrico generado por la carga eléctrica se llama campo eléctrico constante.
3. Corriente constante.
Debido a la acción de , el movimiento direccional de. Las cargas libres en el conductor se aceleran y, durante el movimiento, se desacelerará con las partículas inmóviles en el conductor. En términos generales, el movimiento direccional de las cargas libres no cambia con el tiempo. Una corriente que no cambia con el tiempo se llama corriente constante.
I representa la corriente, q representa la cantidad de carga que pasa por la sección transversal del conductor en el tiempo t, y la relación entre ellos es: _______. La unidad de corriente es , abreviada como , y el símbolo es . Las unidades de corriente más utilizadas incluyen y .
Ejemplos típicos
1. Condiciones para formar corriente eléctrica
Ejemplo 1 Como se muestra en la figura, el electroscopio A está cargado negativamente, el electroscopio B está descargado y se utiliza una varilla conductora para conectar A, en el momento de B, la siguiente afirmación es incorrecta ( )
A. Se forma una corriente instantánea, la dirección es de A a B
B. Los potenciales en ambos extremos de A y B no son iguales
C La intensidad del campo eléctrico en la varilla conductora no es igual a cero
D. la varilla conductora se mueve direccionalmente bajo la acción de la fuerza del campo eléctrico
1. La definición de corriente
Ejemplo 2 Se sabe que la carga del electrón es e y la masa es m. Los electrones fuera del núcleo del átomo de hidrógeno son atraídos por la fuerza electrostática del núcleo para realizar un movimiento circular uniforme con un radio r. Entonces el movimiento del electrón forma una ¿Cuál es la corriente efectiva? > 2. Expresión microscópica de la corriente
Ejemplo 3 Hay un alambre de cobre con un área de sección transversal S, y la intensidad de la corriente que fluye a través de él es I. Sea cada Hay n electrones libres por unidad de volumen de el cable. La carga del electrón es q. En este momento, la velocidad del movimiento direccional del electrón es v. En un tiempo determinado, el número de electrones libres que pasan a través de la sección transversal del cable se puede expresar como ( )
A.nvS?t B.nv?t
C.I?t/q D.I?t/Sq
Ejemplo 4 En el tanque electrolítico como se muestra en la figura, si en 4s hay 8c cargas positivas y negativas que pasan cada una por la sección transversal AB con un área de 0,8㎡ Entonces ⑴ marca la dirección de los iones positivos y negativos en la figura;
⑵ ¿Cuál es la dirección de la corriente en la celda electrolítica?
⑶¿Cuánta electricidad pasa por la sección AB en 4s?
⑷¿Cuál es la corriente en el electrolizador? /p>
Ejercicios después de clase
1. Las condiciones para que se forme una corriente continua son ( )
A. Siempre que haya voltaje aplicado en ambos extremos de la objeto
B. Debe haber voltaje en ambos extremos del conductor
C. Solo aplique voltaje instantáneamente a ambos extremos del conductor
D. Mientras ya que hay una gran cantidad de carga gratuita
2. En un circuito formado por componentes del circuito como fuentes de alimentación y cables, la siguiente afirmación correcta es ( )
A. La la intensidad del campo eléctrico en el cable es cero en todas partes
B. La dirección de la intensidad del campo eléctrico en el cable es paralela a la dirección del cable
C. El potencial eléctrico de cada punto del conductor es igual
D. El potencial eléctrico de cada punto del conductor a lo largo de la dirección de la corriente disminuye gradualmente
3. La siguiente afirmación es correcta ( )
A. La corriente en un conductor se forma por el movimiento direccional de cargas positivas
B. La tasa de movimiento direccional de las cargas es igual a la tasa de conducción de la corriente
C. La cantidad de energía que pasa a través de la sección transversal del conductor por unidad de tiempo. Mientras más cargas haya, mayor será la corriente.
D. Cuanto más grueso sea el conductor, más cargas pasará a través de la sección transversal del conductor por unidad de tiempo.
4. En una celda electrolítica, si en 1 s, hay 5-1018 iones positivos divalentes y 1-1019 iones negativos monovalentes que pasan a través de un sección transversal con un área de 0,1m2, entonces la corriente que pasa por esta sección transversal es ( )
A. 0 B.0.8A C.1.6A D.3.2A
5. La expresión de la corriente I en el conductor es I=nqSv, donde S es el área de la sección transversal del conductor y n es la cantidad de cargas libres por unidad del conductor, q. es la cantidad de carga transportada por cada carga libre, v es ( )
A. La tasa de movimiento del conductor
B. La tasa de conducción actual
C . La tasa de movimiento direccional de cargas libres
D. La tasa de movimiento térmico de los electrones
6. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta ( )
? A . Cuando hay movimiento de carga en un conductor, se forma una corriente
B. La dirección de la corriente debe ser opuesta a la dirección del movimiento de la carga negativa
C. Para. un conductor, siempre que haya voltaje en ambos extremos Corriente
D. La unidad de corriente en el Sistema Internacional de Unidades es amperio
7. Conecte el cable de cobre de la izquierda al cable de aluminio de la derecha. Se sabe que el área de la sección transversal S aluminio =. Cobre 2S. Tome una sección transversal del alambre de cobre A. Tome una sección B del alambre de aluminio. Si el número de electrones que pasan a través de ellos verticalmente en 1 s es igual, entonces la relación entre la magnitud de la corriente que pasa por los dos. secciones es ( )
A.IA= IB B.IA=2IB
C.IB=2IA D. No estoy seguro
8. En el tubo del osciloscopio , el cañón de electrones emite de 6 a 1013 electrones en 2 s, entonces La magnitud de la corriente en el tubo del osciloscopio es ( )
A.4.8?10-6 A B.3.0?10-13 A
C.9.6?10-16 A D. 3.0?10-6 A
9. Un anillo de goma delgado con un radio r (metro) está cargado uniformemente con una carga negativa de Q (Coulomb cuando gira a una velocidad angular? (radianes/segundo) Cuando el eje central gira en el sentido de las agujas del reloj a una velocidad constante, la corriente equivalente en el anillo es ( )
A.Q B.Q2? C.Q?2? D.2Q?
10. Acerca del campo eléctrico de los cables, la siguiente afirmación es correcta ( )
A. Las líneas del campo eléctrico en el cable pueden cruzarse con el cable
B. El campo eléctrico E en el cable es el campo eléctrico de la fuente de alimentación E0 y la carga acumulada en el lado del cable. El campo eléctrico E formado es el resultado de la superposición
> C. La distribución de cargas acumuladas en el lado del cable es estable, por lo que el cable está en un estado de equilibrio electrostático
D. El campo eléctrico en el cable es parte del campo electrostático
11. Un anillo de goma con radio R tiene carga uniformemente positiva y la carga total es Q. Ahora, ¿dejemos que el círculo rodee el plano del anillo vertical y gire con una velocidad angular constante con un eje que lo atraviesa? el centro del círculo. Entonces el anillo está dado por El cálculo correcto de la corriente equivalente generada es ( )
A. Si ? se mantiene sin cambios y la cantidad de carga Q se duplica, la corriente equivalente también será. duplicado.
p>B. Si la cantidad de carga Q permanece sin cambios y ? se convierte en el doble del valor original, la corriente equivalente también será 2 veces el valor original
C. Si ? y Q no cambian Cambie, estire el anillo de goma para aumentar el radio del anillo y la corriente equivalente aumentará
D. Si ? y Q permanecen sin cambios, estire el anillo de goma para aumentar el radio del anillo, etc. La corriente efectiva se hará más pequeña
12. En el cañón de electrones del tubo de imagen, los electrones emitidos continuamente por el cable de metal caliente ingresan al campo eléctrico acelerado con un voltaje de U. Suponiendo que es inicial. La velocidad es cero, forma una sección transversal después de la aceleración. Un haz de electrones con un área S y una corriente I. Se sabe que la carga del electrón es e y la masa es m. del haz de electrones con una longitud de L cuando recién es expulsado del campo eléctrico acelerado
Respuesta:
Ejemplo 1. Respuesta e22?r2mkmr
El análisis de la llamada corriente equivalente consiste en pasar la cantidad de carga por unidad de tiempo del movimiento del electrón alrededor del núcleo a través de varios puntos de la circunferencia. Según la definición de intensidad de corriente, se considera equivalente. Se puede calcular la corriente.
Interceptando cualquier sección de la órbita del electrón, dentro del tiempo T durante el cual el electrón se mueve durante una semana, la cantidad de carga que pasa por esta sección transversal q=e. : I=qt=eT
Entonces la fuerza centrípeta la proporciona la fuerza de Coulomb, tenemos: ke2r2=m4?2T2r
T= 2?re mrk
Resuelva para obtener I=e22?r2mkmr
Respuesta al ejemplo 2 AC
Analice esta pregunta para probar la fórmula de intensidad de corriente I=q/t Comprender y comprender la expresión microscópica de la corriente intensidad I=nqvS En ?t tiempo, la longitud de los electrones que se mueven a velocidad v en el alambre de cobre es v?t Dado que el área de la sección transversal del alambre de cobre es S, entonces en En ?t tiempo, la El volumen del cable por el que pasan los electrones es v?tS. Dado que hay n electrones libres por unidad de volumen del cable, el número de electrones libres que pasan a través de la sección transversal del cable en ?t tiempo se puede expresar como nvS?t. , entonces A Correcto Dado que la corriente que fluye a través del cable es I, entonces, dentro de ?t tiempo, la cantidad de carga que fluye a través del cable es I?t, y la cantidad de carga del electrón es q, entonces?
El número de electrones libres que pasan a través de la sección transversal del cable en t tiempo se puede expresar como I?t/q, por lo que C también es correcto.
Análisis del ejemplo 3: (1) Después de la. La fuente de alimentación está conectada a los dos polos de la celda electrolítica, el electrodo izquierdo. El potencial es mayor que el del electrodo derecho. Dado que el campo eléctrico se establece entre los electrodos, la dirección del campo eléctrico es de izquierda a derecha, por lo que es positiva. los iones se mueven hacia la derecha y los iones negativos se mueven hacia la izquierda
⑵La dirección de la corriente en la celda electrolítica es hacia la derecha
⑶ La carga positiva de 8C pasa por la cruz sección AB hacia la derecha, y la carga negativa de 8C pasa por la sección transversal hacia la izquierda, lo que equivale a otra carga positiva de 8C que pasa por la sección transversal hacia la derecha, por lo que la respuesta a esta pregunta es 16C
⑷Basado en la definición de intensidad de corriente I= =4A
Pruebas después de clase
1. D 2.BD 3.C 4.D
5. Respuesta C
Análisis Desde un punto de vista microscópico, la corriente está determinada por el número de cargas libres por unidad de volumen en el conductor, la cantidad de carga, la velocidad del movimiento direccional también está relacionada con el área de la sección transversal del conductor, así que elija C. El movimiento direccional de las cargas forma una corriente. La velocidad de este movimiento direccional es v en el. expresión microscópica de la corriente I=nqSv
6 . Respuesta A
7. Respuesta A
Hay muchos elementos de interferencia al analizar esta pregunta, como el las áreas de las dos secciones no son iguales, los cables están hechos de diferentes materiales, etc. Pero la clave es que el número de electrones que pasan por las dos secciones en la unidad de tiempo es igual, y de acuerdo con I=qt, se puede ver que la intensidad de la corriente es igual.
8. Respuesta A
Analítica El cañón de electrones disparó 6?1013 electrones en 2 s, luego el número de electrones que pasaron por la sección transversal del. El tubo del osciloscopio en 2 s es 6?1013, por lo que la corriente I=6?1013?1.6?10-192 A=4.8?-6 A.
9. Análisis La carga negativa Q se distribuye uniformemente en el anillo de goma Cuando el anillo gira, si se toma alguna sección transversal en el anillo, la cantidad de carga que pasa a través de esta sección transversal en un período T es Q. Por lo tanto, la aplicación. de corriente Defina la fórmula I=qt y combínela con los conocimientos relacionados con el movimiento circular para resolverla T=2?, I=qt=QT=Q?2?
10.Respuesta B <. /p>
11. Respuesta AB
Corte analíticamente cualquier sección transversal S del anillo, como se muestra en la figura de la derecha. Durante el tiempo T en que el anillo de goma se mueve durante una revolución, la cantidad de carga que pasa a través de esta sección transversal es Q, entonces tenemos: I= =
Y T=, entonces I=
De la fórmula anterior, podemos ver que las opciones A y B son correctas
12. Respuesta I?Lem2eU
Análisis basado en el teorema de la energía cinética eU=12mv2①
Según la fórmula de definición actual. q=It=ne②
Según el significado de la pregunta t=?Lv③
Resuelve ①②③ para obtener n=I?Lem2eU