物理人教版（2019）必修第三册11.1电源和电流（共16张ppt）

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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
新课导入
11.1 电源和电流
第十一章电路及其应用
思考：(1)闭合两电路中的开关，甲、乙图电表指针有何变化？
指针都会摆动，说明有电流的产生
（2）电表指针变化情况相同吗？若不同，原因是是什么？
-
A
+
+
+
+
+
+
+
+
B
_
_
_
_
_
_
_
_
H
-
-
B
A
导体中的自由电子在电场力作用下，从低电势点向高电势点运动。
等势体
自由电子到达A端与正电荷中和。A、B和导线三者很快成为等势体，达到静电平衡，导线H中会产生一个瞬时电流。
A
B
连通器
水势A
水势B
抽水机
水流
正极
负极
-
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
-
-
+
电源相当于抽水机
一、电源
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。
常用的电源
太阳电池
干电池
铅蓄电池
锂电池
电源是如何做到让导线形成稳定电流的呢
？
电场形成
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
M
N
E0
F
Fn
Ft
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
二、恒定电流
由稳定分布的电荷产生的稳定的电场称为恒定电场.方向：沿导线的切线方向。
1、恒定电场
任何位置的电场强度都不随时间变化，其基本性质与静电场相同。
2、恒定电流
大小、方向都不随时间变化的电流
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。
如何反映不同电流的强弱程度？
建立电场的速率：以光速完成。又叫电流传导速率或叫电场的传播速率.
3、电流
——表示电流的强弱程度，用字母 I 表示。
（2）公式：
（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）
（3)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
几点说明：
（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）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：
（3）电流强度虽然有大小和方向，是标量。
I
【例题1】某电解池中，若在2秒的时间内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过截面，那么通过这个截面的电流是多少？
解析：
2s通过横截面的电荷量
Q=2×1.0×1019×1.6×10-19+2.0×1019×1.6×10-19=6.4C
由电流的定义：I = q / t= 6.4 / 2s= 3.2A
思考：电流的大小与哪些因素有关？
拓展学习：电流的微观解释
情景1：一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，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。
(1)导体中自由电荷总数：N=
(2)导体中的总电荷量：Q=
(3)所有这些电荷通过导体横截面积所用的时间：t=
(4)电流I：
B
-
A
vt
-
-
-
-
-
-
v
情景1：一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，导体单位长度的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q，试求I的微观表达式。
(1)导体中自由电荷总数：N=
(2)导体中的总电荷量：Q=
(3)所有这些电荷通过导体横截面积所用的时间：t=
(4)电流I：
B
-
A
vt
-
-
-
-
-
-
v
电流的微观表达式
若已知自由电荷线密度为n
若已知自由电荷体密度为n
电子运动的3种速率比较
电子定向 移动的平均速率 电子无规则 热运动的速率 电流传导的速率
　 　 　
电流由自由电荷的定向移动形成，电流I＝neSv，其中v就是电子定向移动的平均速率。
导体内部电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成宏观电流。
等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。
10-4 m/s
105 m/s
3×108 m/s
课堂小结：
一、电源
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。
二、恒定电流
标量方向规定：正电荷定向移动方向
国际单位：A
三、电流的微观解释
【例题2】有一条横截面积S＝1 mm2 的铜导线，通过的电流I＝1 A。已知铜的密度ρ＝8.9×103 kg/m3，铜的摩尔质量M＝6.4×10-2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol-1，电子的电荷量e＝-1.6×10-19 C。在这个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的平均速率。
解析：
设自由电子在导线内定向移动的平均速率是v。先计算出单位体积的铜原子个数，一个铜原子提供一个自由电子，就可以得到单位体积自由电子的个数n。先求解铜的摩尔体积V。
摩尔体积为1 mol铜原子占据的空间，也即为6.02×1023个铜原子占据的空间。
单位体积铜原子的个数，也就是单位体积自由电子个数n为：
根据电流的微观表达形式