11.1 电源和电流(人教版2019必修第三册）课件(共30张PPT)

(共30张PPT)
§1 电源和电流
人教版(2019)必修 第三册
第十一章 电路及其应用
贰
电源
叁
恒定电流
肆
课堂练习
目
录
壹
新课引入
必修三
新课引入
壹
雷鸣电闪时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,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,这是为什么
情景导入：
电源
贰
思考与讨论：
(1)如图是两个分别带正负电荷的导体，用导线连接两导体，导线和导体中会有电荷定向移动吗？若有，怎样移动？
自由电子由B定向移动到A，在导线中产生一个瞬时电流，之后两个带电体成为等势体，达到静电平衡,不再有电流产生。
(2)怎样才能使A、B产生持续的电流？
-
A
+
+
+
+
+
+
+
+
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B
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H
A
B
H
A
B
水池
抽水机
(3)如图所示，若在水池A、B之间用一个细管连起来，则水在重力的作用下从水池A到水池B做定向移动，A、B之间的高度差很快消失，水管中只可能有一个瞬间的水流。怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？
可将B中的水用抽水机抽到A中，保持水池A、B的水面有一定的高度差。
思考与讨论：
如果在A、B之间接上一个装置P，它能不断的把经过导线R流到A的电子取走，补充给B，使A、B始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？
能保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流。
思考与讨论：
-
-
-
A
+
+
+
+
+
+
B
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H
P
-
-
1.定义：电源是能把自由电子从正极A搬运到负极B的装置．
2.作用：维持电源正、负极间有一定的电势差，从而保持电路中有持续电流．
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A
+
+
+
+
+
+
B
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H
P
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恒定电流
叁
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+
A
+
+
+
+
+
+
+
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B
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_
P
用一根导线将电源正、负极之间相连，会形成怎样的电场和电流有什么特点呢？
M
N
E
导线内很快形成沿导线方向的电场
思考与讨论：
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。
由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。
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。
-
-
-
A
+
+
+
+
+
+
B
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H
P
-
-
电源和导线
恒定电场
电场强度不变
自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化
串一个电流表,读数不会变
1.恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。
2.电流：
（1）定义：通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值叫做电流。
（2）物理意义：表示电流强弱的物理量。电流就越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。
（3）公式：
2.电流：
（4）单位：在国际单位制中，电流的单位是安培简称安，符号是 A。 1A=1C/s ， 常用单位：毫安（mA）、微安（μA），1 A ＝ 10 3 mA ＝ 10 6 μA
（5）方向：导体内正电荷定向移动的方向为电流的方向。
金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
（6）注意：电流虽然有方向，但电流是标量，它遵循代数运算法则，不遵循平行四边形定则。
（7）电解液中的电流
I
在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反．导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。
2.电流：
一段粗细均匀的导体长为l，两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为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，每个自由电荷量为q。我们如何从微观角度表示电流呢？
思考与讨论:
设想在导体中取横截面C，则在时间t内处于相距为 vt 的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C．
B
C
S
v
vt
q
q
q
q
闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，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，整个电路也就几乎同时产生了电流。
三种速率：
1.电子定向移动的速率约10-4m/s；
3.电场的传播速率也叫电流的传导速率 3×108m/s.
既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？
2.电子无规则热运动的速率约105m/s；
思考与讨论:
在充电的过程中，通过化学反应，电池的正极由锂离子生成，锂离子通过电解液运动到电池的负极。负极的碳材料有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌在这些微孔中，嵌入的锂离子越多，电池中充入的电荷量也就越多。当汽车开动时，在负极的锂离子又会通过电解液返回正极，回到正极的锂离子越多，则放出的电荷量也就越大。
电动汽车中的电池:
电池放电时能输出的总电荷量叫做电池的容量，通常以“安时”(A·h)或“毫安时”(mA·h)作单位。
课堂练习
肆
1．如图所示的电解池，通电1s时间内共有0.2C的正离子和0.3C的负离子通过截面xy，则这个电路中的电流是（　　）
A．0.5A B．0.2A
C．0.3A D．0.1A
A
【答案】A
【详解】由题可知1s通过截面xy的电荷量为则这个电路中的电流为故选A。
2．如图所示，一根均匀带电的长直橡胶棒沿着轴线方向做速度为v的匀速直线运动。若棒横截面积为S，单位长度所带的电荷量为 q，求由于棒的运动形成的等效电流大小和方向。（　　）
A．qv，向右 B．qv，向左
C．，向右 D．，向左
B
【答案】B
【详解】棒沿轴线方向以速度v做匀速直线运动时，通过横截面的电量大小为根据电流的定义式可得等效电流为由于棒带负电，则电流的方向与棒运动的方向相反，即与v的方向相反。故选B。
3．如图，一横截面积为的铜导线，通过的电流为1A时，自由电子定向移动的平均速率为，试估算体积内的自由电子数为（　　）
A．个 B．个
C．个 D．个
D
【答案】D
【详解】题意可知铜导线横截面积，电流，自由电子定向移动的平均速率，自由电子电荷量。 电流的微观表达式为（其中I是电流，n是单位体积（）内的自由电荷数，q是每个自由电荷的电荷量，S是导体的横截面积，v是自由电荷定向移动的速率）联立解得个故选D。
4．如图所示，以恒定角速度沿顺时针方向、绕其圆心做匀速圆周运动的细橡胶圆环，与毛皮摩擦后均匀带电。已知圆环的半径为R，带电量为Q。关于橡胶圆环转动形成的等效电流说法正确的是（　　）
A．大小，方向沿逆时针
B．大小，方向沿顺时针
C．大小，方向沿顺时针
D．大小，方向沿逆时针
A
【答案】A
【详解】细橡胶圆环与毛皮摩擦后带均匀负电，则等效电流方向沿逆时针；根据电流的定义式有故选A。
5．某手机的部分说明书如图，电池容量是指电池放电时输出的总电荷量。该手机充满电后播放视频的最长时间约8h。下列说法正确的是（　　）
A．该手机播放视频时的电流约为0.02A
B．该手机电池放电时输出的总电荷量为1.8×104C
C．该手机电池放电时输出的总电荷量为3.6×104C
D．该手机待机时的电流约为0.625A
B
【答案】B
【详解】A．该手机播放视频时的电流约为选项A错误；
BC．该手机电池放电时输出的总电荷量为选项B正确，C错误；
D．该手机待机时的电流约为选项D错误。故选B。
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