物理人教版（2019）必修第三册 11.1电源和电流（共26张ppt）

(共26张PPT)
11.1 电源和电流
第十一章 电路及其应用
电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，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
瞬间的闪光
持续的发光
议一议
议一议
电流：电荷的定向移动形成了电流
回顾：
根据初中学习，电流是如何形成的？
形成电流前导体中有自由电子吗？他们在做什么运动？
有，在永不停息的做无规则热运动
通常情况下，金属中的自由电子不断地做无规则的热运动，它们朝任何方向运动的机会都一样。从宏观上看，没有电荷（自由电子）的定向移动，因而也没有电流。
A
B
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如何让电路中持续存在电流？
水流是如何源源不断的流动？
思考
装置P
电源
A
B
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+
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电源：能把电子从负极搬运到正极的装置
手电筒为何能持续发光？
如何形成电流？
导体中有自由移动的电荷
导体两端有电势差
（产生电场）
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A
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B
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P
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1.电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置
2.作用：保持导体两端的电势差(电压)
使电路中有持续的电流.
A
B
连通器
水势A
水势B
抽水机
水流
一、电源
电源中电势高的一极是正极，电势低的一极是负极。
一、电源
太阳电池
干电池
铅蓄电池
锂电池
常 见 电 源
课堂练习
关于电源的作用，下列说法不正确的是( )
A. 为电流提供自由电子
B. 使导体中形成电场
C. 保持导体两端的电压
D. 使自由电荷定向移动起来
A
课堂练习
现代生活离不开电源，电子表、照相机、移动电话、计算器及许多电子产品都需要配备各式各样的电源。关于电源以下说法正确的是( )
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
导体中自由电荷定向移动的原因
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A
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B
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P
M
N
E0
F
Fn
Ft
二、恒定电场
M
N
E0
E
E′
M
N
E
导线内很快形成沿导线方向的稳定电场
恒定电流
恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场
恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流
如何描述两个不同电路的电流大小？
1.恒定电场：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。
二、恒定电场
2.特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不会随时间变化，基本性质与静电场相同;
3.适用情况：在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场。
由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化.如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定。
恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流
三、恒定电流
3.公式：
2.物理意义:表示电流的强弱程度
1.定义:通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫做
电流。（单位时间内通过导体横截面积的电荷量）
4.单位:
国际单位
安培(A) 1A=1C/s
常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
定义式：适用于任何电荷定向移动形成的电流
三、恒定电流
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5.说明:
（1）电流方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
在电源外部,电流从正极流向负极；电源的内部,电流从负极流向正极；
（2）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）电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时：
（4）电流强度虽然有大小和方向，是标量。
I
三、恒定电流
1.一条导线中的电流为50 μA，在3.2 s内通过这条导线某一横截面的电荷量是多少库仑？有多少个电子通过该横截面？
课堂练习
2、某电解池中，若在2秒的时间内各有2.0×1019个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过截面，那么通过这个截面的电流是多少？
注意：当正负电荷同时向相反的方向通过截面时，电荷量应该是两者绝对值的和。
课堂练习
3.原子中的电子绕原子核的运动可以等效为环形电流。设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上绕核运动，电子的电荷量为e，等效电流有多大？
课堂练习
1.建立模型
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。
四、电流的微观表达式
2. 理论推导
故导体AB中的电流
导体中的自由电荷数
总电荷量
所有这些电荷通过横截面所需要的时间
l
S
通常：电子定向移动的平均速率约为10-4m/s
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思考：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？
实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置以光速迅速建立了电场。随着电场的建立，电路中各处的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动，整个电路也就几乎同时形成了电流。
电子定向移动的速率约10-5m/s
电子热运动的平均速率105m/s
电场的传播速率3×108m/s
五、三种速率
拓展学习：电流的微观解释
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通常情况下：金属中的自由电子不断做无规则的热运动，平均速率105m/s
→电路中无电流
在导体两端加上电压：电场以光速（ 3×108m/s ）在导体中形成电压
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→电子在电场的作用下定向移动，形成电流
通常：电子定向移动的平均速率约为10-4m/s
电动汽车中的电池
电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量，通常以"安时"（A·h）或"毫安时"（mA·h）作单位。单体锂离子电池的容量极为有限，为了满足需要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池组。
STSE
1A·h电荷量是多少？
1A·h=1×3600C=3600C
课堂练习
一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I。已经知道铜的密度为ρ，铜的摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，设每个铜原子只提供一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动速率为( )
A
1、某手机的说明书标明该手机电池容量为4000 mA·h，待机时间为22 d，说明书还标明，用该手机播放视频的时间是17 h。请估算播放视频的电流大约是待机电流的几倍。
解：
课堂练习
课堂小结
1. 电源：能把电子从负极搬运到正极的装置
2. 电流：用单位时间通过导体横截面积的电量
大小：
方向：规定正电荷的定向移动方向为电流方向
电源外部：正极流向负极
电源内部：负极流向正极
2. 电池容量：单位mAh，为电荷量单位Q=It
决定式：