11.1电源和电流-2022-2023学年高二物理同步课件精选（人教版2019必修第三册）(共22张PPT)

(共22张PPT)
第1节 电源和电流
第十一章
电路及其应用
课标定位
1、了解电源的作用，认识常见的电源。
2、认识恒定电路中的电场特点和电荷运动情况
3、了解电流形成的条件，知道电源的作用
4、掌握电流的定义、单位和方向。
素养阐释
1、物理观念：电流、电路
2、科学思维：从宏观角度类比河流，从微观角度解释恒定电流的形成原因。从现象到物理本质，从定性到定量，层层递进。
引入
电闪雷鸣时，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
用导线连接两个分别带正负电荷的导体，导线中有没有电流通过？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？
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，导线中只会产生一个瞬时电流.
B
A
-
_
-
-
-
-
-
-
A
+
+
+
+
+
+
+
+
B
_
_
_
_
_
_
_
思考
等势体
水流
A
B
连通器
抽水机
P
B
A
—
—
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
—
—
—
分析问题
电源能保持导体两端的电势差(电压),使电路中有持续的电流.
问题：怎样才能形成持续的电流？
可将B中的水及时抽到A，保持水池两水面有高度差.
一、电源
-
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
-
-
1.定义：能把自由电子从正极搬到负极的装置叫做电源
作用：保持导体两端的电势差(电压)，使电路有持续的电流.
2.形成电流的条件：
（1）存在自由电荷
金属导体——自由电子
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，自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流
3、类型：
①发电机：通过电磁作用把电子从正极搬运到负极。
②干电池/蓄电池：通过化学作用把电子从正极搬运到负极。
电源中电势高的一极是正极，电势低的一极是负极。
太阳电池
干电池
铅蓄电池
锂电池
常 见 电 源
锌汞电池
【课堂反馈1】关于电源以下说法正确的是(　　)
A．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差
B．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能
C．只要电路中有电源，电路中就一定有电流
D．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量
B
结论：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。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.
我们在上一章中曾经得出结论：在静电平衡时，导体内部的场强为零，导体上任意两点之间的电势差为零(等势体).这与我们现在的说法有矛盾吗 为什么
思考
二、恒定电流(steady current)
A、B周围产生 ，而非匀强电场。
因碰撞，大量自由电荷定向运动的 不随时间变化。
串联电流表，得到 。
大小、方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流.
恒定电流的产生
恒定的电场
平均速率
恒定电流
1、概念：电荷的定向移动形成电流。
2、定义：用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱，叫做电流I。
4、方向：正电荷定向移动的方向。
金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
3、单位:国际单位 安培(A) 1A=1C/s
常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
注意：电流虽有方向，但它是标量，运算不遵循平行四边形定则
【课堂检测2】关于电流的方向，下列叙述中正确的是( )
A．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向
B．在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定
C．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向
D．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同
C
电池容量是指电池存储电量的大小，是电池的重要参数之一，通常以“安时”(A h)或“毫安时”(mA h)作单位，下图是某品牌电池：
4100mAh指的是电池容量
电量：
三、电流的微观表达式
推导：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。
总电量
电荷总数
nqSv
nlSq
l/v
Nq
t
Q
I
=
=
=
=
l/v
A
B
ι
注意事项
(1) I = 是电流的定义式，I=nqSv是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。
(2) q=It是求电荷量的重要公式，而公式I = 求出的是电流在时间t内的平均值，对于恒定电流其瞬时值与平均值相等。
(3)电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I = 时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。
思考与讨论
三种速度的区别
（1）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）
（2）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-2~10-3m的数量级。（对每个电子而言）
（3）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与温度有关，通常情况为每秒几百米。
【课堂检测3】有一条横截面积为S的导体，通过的电流为I，该导体内单位长度内自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，以下说法中正确的是（ ）
A. 该导体自由电荷定向移动的速率为 / ，该速率很小，远小于光速
B. 该导体自由电荷定向移动的速率为 / ，该速率很大，等于光速
C. 该导体自由电荷定向移动的速率为 / ，该速率很小，远小于光速
D. 该导体自由电荷定向移动的速率为 / ，该速率很大，等于光速
A
课堂小结
1、形成电流的条件：（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压
2、电源的作用：提供持续的电压
3、导线中的电场：导线内的电场线保持和导线平行. (恒定电场)
4、恒定电流：大小方向都不随时间变化的电流.
5、电流：表示电流的强弱程度的物理量.
（1）定义式 I=q / t
（2）金属导体中电流的计算式
n 为单位体积内自由电荷数目，S 为导体横截面积，v为电荷定向移动速率，q为每个自由电荷的电量
【课堂检测1】有一横截面为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，电子电量为e，此时电子的定向移动速度为v．在Δt 时间内通过导体横截面的自由电子数目可表示为（ ）
A. nvSΔt B. nvΔt
C. IΔt/e D. IΔt/Se
AC
【课堂检测2】非洲电鳐的捕猎方式是放电电死猎物，它放电的电压可达100 V，电流50 A，每秒钟放电150次，其放电情况可近似看做如图规律放电．则放电1秒钟非洲电鳐放出的电量为( )
A. 25 C
B. 50 C
C. 150 C
D. 250 C
A
【课堂检测3】某电解质溶液，如果在1 s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？
解析：设在t=1s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价负离子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t 时间内通过该横截面的电荷量为q=（2n1+n2）e
电流强度为I=q/t=1.6×10-19×2×1019A=3.2 A