2[1].1 电源和电流、2.2 电动势 课件（人教版选修3-1）

(共35张PPT)
第二章 恒定电流
1 电源和电流
2 电动势
1．导体中的____________在电场力的作用下发生________
形成电流．
自由电子
定向移动
自由电子
2．电源是能把电路中的________ 从正极搬到负极的装置．
3．导线中的电场是由________、 ________等电路元件所
积累的电荷在导线内共同形成的电场．
电源
导线
4．由__________分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒
定电场；__________、__________都不随时间变化的电流称为
恒定电流．
稳定
大小
方向
5．电流的__________程度用电流这个物理量表示，公式为
_____________；电流的单位是__________ ， 符号是________；
1 mA＝________A,1 μA＝________A.
强弱
I＝
q
t
安培
A
10－3
10－6
6．(双选)对电动势的理解，正确的是(
)
A．电动势在数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷从负极移
到正极所做的功
B．电动势在数值上等于静电力把 1 C 的负电荷从正极移到
负极所做的功
C．电动势在数值上等于静电力把 1 C 的正电荷从负极移到
正极所做的功
D．电源电动势越大，则它把其他形式的能转化成电能的
本领越强
答案：AD
知识点 1 电源
1．电流的形成
导线中自由电子的定向运动使两个带电体成为等势体
图 2－1－1
(1)思考与讨论：如图 2－1－1 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？
A、B 之间的电势差很快消失，两导体成为一个等势体，达
到静电平衡；R 中出现瞬时电流．
(2)结论：导体中的____________ 在电场力的作用下发生
_______________形成电流．
自由电子
定向移动
2．电源
(1)如图 2－1－2 所示，在水池 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 之间水位的
高度差，从而使水管中有源源不断的水流．
图 2－1－2
图 2－1－3
(2)图 2－1－3 中的装置 P 的作用类似于图 2－1－2 中的抽
水机，能把__________从正极搬到负极，装置 P 就是电源．
(3)电源的作用：保持导体两端的__________，使电路中有
________________．
自由电子
电压
持续的电流
1．形成电流的条件
(1)存在自由电荷．
①金属导体——自由电子；
②电解液——正、负离子．
(2)导体两端存在电压：当导体两端存在电压时，导体内建
立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，
形成电流．
2．电源的作用：保持导体两端的电压，使导体中有持续的
电流．
【例 1】(双选)关于电源的作用，下列说法中正确的是(
)
A．电源的作用是能为电流提供自由电子
B．电源的作用是能够保持导体两端的电压
C．电源的作用是使电荷移动起来
D．电源的作用是使自由电荷定向移动起来
解析：电源使导体两端有电势差，使自由电荷定向移动．
答案：BD
【触类旁通】
)
B
1．形成持续电流的条件是(
A．只要有电压加在物体的两端
B．必须保持导体两端有电压
C．只在导体两端瞬时加电压
D．只要有大量的自由电荷
知识点 2 恒定电流
1．如图 2－1－4 甲所示，在电源正、负极间连接一条导线，
取图中虚线方框中的一小段导线及电场线来研究导线中的电
场．
甲
乙
丙
丁
图 2－1－4
2．如图乙所示，将电源正、负极产生的电场分解为两个方
向，沿导线的分量使自由电子做__________，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．如图丙所示，导线两侧的电荷
产生的附加电场，将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，
直到导线中该方向合场强为________，达到动态平衡状态．此
时导线内的电场保持与导线________ ，自由电子只存在
____________，如图丁所示．
平行
3．由__________分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒
定电场．
稳定
4．恒定电场中的电流是______、______都不随时间变化的，
称为______电流．
大小
定向移动
零
定向移动
方向
恒定
1．对电流的理解
(1)电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向．
(2)电流虽有大小和方向，但不是矢量，是标量．
(3)金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相
反．
(4)电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负
电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．
电流在时间 t 内的平均值，对恒定电流来说，其瞬时值与平均
值相等．
图 2－1－5
2．电流的微观表达式
(1)电流的微观表达式：I＝nqSv.
如图 2－1－5 所示，AD 表示粗细均匀的一段长为 l 的导体，
两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率
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，每个自由电荷的电荷量为 q.
AD 导体中的自由电荷总数 N＝nlS
总电荷量 Q＝Nq＝nlSq
所有这些电荷都通过横截面 D 所需要的时间 t＝
l
v
根据公式 q＝It 可得导体 AD 中的电流
由此可见，从微观上看，电流与导体中单位体积内的自由
电荷数、电荷量、定向移动速率和导体的横截面积有关．
【例 2】某电解池，如果在 1 s 内共有 5.0×1018 个二价正
离子和 5.0×1018 个一价负离子通过某横截面，那么通过这个横
截面的电流强度是多大？
解：在 1 s 内通过某横截面的电量为
q＝5.0×1018×2×1.6×10－19 C＋5.0×1018×1.6×10－19 C
＝2.4 C
【例 3】(双选)有一横截面积为 S 的铜导线，流经其中的电
流为 I，设每单位体积的导线有 n 个自由电子，电子的电荷量为
q，此时电子的定向移动速率为 v，在时间 t 内，通过导线横截
面的自由电子数目可表示为(
)
A．nvSt
B．nvt
C.
It
q
D.
It
Sq
答案：AC
【触类旁通】
2．2 s 内有 6×1013 个电子通过横截面大小不知的导体，则
)
A
导体中电流大小为(
A．4.8×10－6 A
B．3×10
－13
A
C．9.6×10－6 A
D．无法确定
3．一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(
)
D
A．自由电子定向移动的速率为 v0
B．自由电子定向移动的速率为 v＝
I
neS
C．自由电子定向移动的速率为真空中的光速 c
D．自由电子定向移动的速率为 v＝
I
ne
知识点 3 电动势
1．如图 2－1－6 所示，在电源外部，正电荷由电源______
极流向______ 极；在电源的内部，电场方向由______极指向
______极，正电荷由电源______极流向______极，受到的电场
力方向由______极指向______极，电场力做______功．
图 2－1－6
正
负
正
负
负
正
正
负
负
2．在电源内部，是什么力来克服电场力做功，是做正功还
是负功？
电源内部非静电力克服电场力做功，是做正功．
3．电源内部的非静电力是由什么提供？
在电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势
能；在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电
势能．
4．电源内部的能量是怎样转化的？
电源内部非静电力克服电场力做功，把其他形式的能转化
为电势能．
5．不同的电源非静电力_______________不同，使单位正
电荷所增加的__________不同，物理学中用________来表明电
源的这种特性．
做功的本领
电势能
电动势
1．电动势
(1)定义：非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叫电源的电动势．
(3)单位：伏特，符号是 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 1 C 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：电动势 E 是标量，为研究问题方便，规定其
方向为电源内部电流方向，即由电源负极指向正极．
(6)特点：电动势是用比值定义的物理量，由电源中非静电
力的特性决定，是电源的属性，与移送的电荷量 q 和所做的功
W 无关，跟电源的体积、外电路也无关．
2．内阻
电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫
做电源的内阻．电源的内阻由电源内部材料的性质决定．内阻
和电动势同为电源的重要参数．
【例 4】(双选)关于电动势 E 的说法中正确的是(
)
A．电动势 E 的大小，与非静电力所做的功 W 的大小成正
比，与移送电荷量 q 的大小成反比
B．电动势 E 是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电
路均无关
C．电动势 E 是表征电源把其他形式的能转化为电能本领
的物理量
D．电动势 E 的单位与电势差的单位相同，故两者在本质
上相同
解析：电动势是一个用比值定义的物理量，这个物理量是
与这两个相比的项没有关系，它是由电源本身决定的，是表征
其他形式的能转化为电能本领的物理量．电动势和电压尽管单
位相同，但本质上是不相同的，故选 B、C.
答案：BC
【触类旁通】
4．(双选)如图 2－1－7 所示是常用在电子手表和小型仪表
)
中的锌汞电池，它的电动势约为 1.2 V，这表示(
A．电路通过 1 C 的电荷量，电源把
1.2 J 其他形式能转化为电能
B．电源在每秒内把 1.2 J 其他形式
能转化为电能
图 2－1－7
C．该电源比电动势为 1.5 V 的干电池做功少
D．该电源与电动势为 1.5 V 的干电池相比，通过 1 C 的电
荷量时转化的电能少
物理量 电势差 U 电动势 E
物理
意义 电场力做功，电能转化
为其他形式的能的本领 非静电力做功，其他形式的
能转化为电能的本领
定义式
U＝ ，W 为静电力做
的功
E＝ ，W 为非静电力做
的功
联系 ①单位相同，均为伏特(V)
②电动势等于电源未接入电路时两极间的电势差
电势差与电动势的区别与联系
【例 5】有关电压与电动势的说法中正确的是(
)
A．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是
同一物理量的不同叫法
B．电动势就是电源两极间的电压
的，都是电场力做的功
D．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强
弱的物理量
解析：只有电路开路时，电动势才等于电源两极间的电压，
的功，后者表示静电力做的功，电动势和电压的意义不同，电
动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领，而电压反映
电能转化成其他形式能的本领，综合上述分析，选项 D 正确．
答案：D
【触类旁通】
5．下列说法中正确的是(
)
A．电源的电动势实质上就是电源两极间的电压
B．电源的电动势在数值上等于电源两极间的电压
C．电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的
区别
D．电动势越大，电源两极间的电压一定越高
解析：电动势和电压有着本质的区别，所以 A 选项错误，
C 选项正确；当电源开路时，电源两极间的电压在数值上等于
电源的电动势，但在闭合电路中，电源两极间的电压与外电路
有关系，随外电路的变化而变化，故 B、D 错误．
答案：C