人教版（2019）必修第三册 11.1 电源和电流课件（共20张PPT）

(共20张PPT)
第十一章 电路及其应用
第1节 电源和电流
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A
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B
短暂
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B
A
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A
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B
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A、B之间有电势差
A、B电势差为零
自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，于是导线中只产生一个短暂电流。
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P
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A
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B
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正极
负极
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),使电路有持续的电流.
电源相当于抽水机
电源
抽水机的作用
思考：在不改变AB容器中水的总量的情况下，如何使
得连通器中存在持续的水流？
水 流
A
B
连通器
抽水机
思考：导体内的自由电荷怎么运动？
为什么将电流表接入电路，电流表读数是稳定的
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A
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B
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P
M
N
E0
F
Fn
Ft
M
N
导线内很快形成沿导线方向的稳定电场
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。
由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.
思考：在这样的恒定电场中，电子做什么运动？
总体来看，自由电荷既受到电场力的加速，又与一些不容易移动的粒子碰撞减速，定向运动的平均速率不随时间变化。如果在电路中串联一个电流表，电流表的读数将保持恒定。
恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流.
二.恒定电流
电流(I)
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.
1A的物理意义：
（1秒钟约有600亿亿个电子通过）
2)公式:
3)单位:国际单位 安培(A) 1A=1C/s
4)方向:正电荷定向移动的方向。
标量
一秒内通过导体横截面的电荷量为1C
2A
3A
新能源汽车快充电流：60A
手机快充电流：5A
智能手环待机电流：5.0*10-4A
电子手表电流：2.0*10-7A
1A=103 mA = 106 μA
毫安（mA）、微安（μA）
高压电电流：200-1000A
闪电电流能达到 20000A
猜一猜电流有多大
在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电流为________A；
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。
某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C，则电解液中的电流为____A．
小试牛刀
1
2
猜想：刚刚我们了解到自由电荷定向移动不能一直被加速，他们最终会有
一个平均移动速度，你觉得导线中电荷定向移动的速率快不快？
微观了解电荷移动
L
V
一段粗细均匀的导体AB，两端加一定的电压，自由电荷定向移动的平均速率为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，求流过导体的电流？
1.求时间t内通过横截面的自由电荷总数 N
2.求时间t内通过横截面的总电荷量 Q
3.导体AB中的电流 I
V
A
B
有一横截面积S=1 mm2的铜导线,铜导线单位体积自由电子数量约为8.4*1028，通过的电流I=1 A，一个自由电子的电量q=-1.6×10-19 C，求铜导线中自由电子定向移动的速率？
定向移动的电子按这个速度移动的话，通过7.5cm长的导线需要多少时间？
缓慢
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.
思考
课堂巩固
1、 关于电源的作用,下列说法不正确的是 (　 )
A.为电路提供自由电荷
B.使导体中形成电场
C.保持导体两端的电势差
D.使自由电荷定向移动起来
A
[解析] 电源使导体中始终存在电场,并使导体两端保持有电势差,从而使导体中的电子运动起来,形成电流,选项A错误,B、C、D正确.
素养提升
示例　我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道,电子电荷量e=1.6×10-19 C,在整个环中运行的电子的数目为5×1011个,设电子的速度是3×107 m/s,则环中的电流是 (　 )
A.10 mA B.1 mA
C.0.1 mA D.0.01 mA
素养提升
示例　我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道,电子电荷量e=1.6×10-19 C,在整个环中运行的电子的数目为5×1011个,设电子的速度是3×107 m/s,则环中的电流是 (　 )
A.10 mA B.1 mA
C.0.1 mA D.0.01 mA
A
[解析] 5×1011个电子的总电荷量为q=5×1011×1.6×10-19 C=8×10-8 C,电子运动的周期为T== s=8×10-6 s,则环中电流为I== A=10 mA,故A正确.
2、氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流多大？
思考：
一个电子绕氢原子核以半径为r做匀速圆周运动，其等效电流为多少？（已知电子质量为m，带电量为e)