物理人教版（2019）必修第三册11.1电源和电流（共22张ppt）

(共22张PPT)
第十一章 电路及其应用
人教版 必修三
第一节 电源和电流
B
A
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A
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B
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新课导入：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？
B
A
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A
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B
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一、电源
自由电子的定向运动使两个带电体成为等势体
有 A、B 两个导体，分别带正、负电荷。如果在它们之间连接一条导线，导线 中的自由电子在静电力的作用下沿导线做定向运动，形成电流。由于B 失去电子，A 得到电子，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。这种情况下，导线中的电流只是瞬间的。
一、电源
1.概念：能把电子从正极搬运到负极的装置。
2.作用：维持电路两端有一定的电势差，使电路中存在持续的电流。
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A
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B
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P
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自由电子的定向运动使两个带电体成为等势体，自由电子不能持续定向流动。如何才能使导线中存在持续的电流呢？
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P
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A
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B
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取走
补充
倘若在 A、B 之间连接一个装置 P，它能在 B 失去电子的过程中，不断地从 A 取走电子，补充给 B，使 A、B 始终带一定数量的正、负电荷。这样，A、B 之间始终存在电势差，导线中就会存在持续的电流。
一、电源
能把电子从 A 搬运到 B 的装置 P 就是电源，A 和 B 是电源的两个电极。
手电筒中的小灯泡能持续发光，是因为电路中有电源，使得电路中的电流能够持续存在。
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A
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P
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一、电源
【例1】发电厂一“合闸”，千里之外的用户几乎同时就有了电，人们感叹：“电流的速度好大呀”，关于“电流的速度”，理解正确的是（　　）A．电流的速度就是自由电荷在电路中定向移动的速度B．电流的速度就是电场在电路中传播的速度C．电流的方向就是自由电荷定向移动的方向D．在普通电路中，自由电荷定向移动的速度和普通子弹的速度数量级相当
B
【针对训练1】关于电流的方向，下列说法正确的是（　　）A．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同C．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端D．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反
AD
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A
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B
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P
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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。
1.恒定电场：由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.
二、恒定电流
恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流.
2.电流(I):表示电流的强弱程度.
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.
2)公式:
3)单位:国际单位 安培(A) 1A=1C/s
常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
注：电流是标量
4)方向:正电荷定向移动的方向
二、恒定电流
注意
1. 适用于任何电荷定向移动形成的电流。
2.在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）定向移动的方向相反
3.电源能在其正、负极之间维持一定的电势差，如果电路闭合且安全，电路中将会存在持续的电流。如果电路断开，即使有电源，电路中也不会有持续的电流。
三、电流的微观表达式
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。
AB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
故导体AB中的电流
由此可见，从微观上看，电流取决于导体中自由电荷数、每个自由电荷所带的电荷量、定向移动速率，还与导体的横截面积有关。
2. 理论推导
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.
1.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。 2.I＝nqSv是电流的微观表达式，其中n为导体中单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷的电荷量，v为自由电荷定向移动的平均速率，S为导体的横截面积。 3.导体中电流的强弱I取决于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量q、自由电荷定向移动的平均速率v、导体的横截面积S。 4.利用I＝nqSv分析问题时应注意使各物理量都取国际单位。
注意
【例2】导体中的电流是5mA，那么在3.2s内有 C的电荷定向移动通过导体的横截面，相当于 个电子通过该截面。
【针对训练2】在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图所示。如果测得2 s内分别有1.0×1018个正离子和1.0×1018个负离子通过溶液内部的横截面M，则溶液中电流的方向如何？电流为多大？
【答案】由A指向B；0.16A
四、课堂练习
C
1.电路中每分钟有6×1013个自由电子通过横截面积为1mm2的导线，那么电路中的电流是（ ）A．0.016mA B．1.6mA C．0.16μA D．1.6μA
四、课堂练习
BC
2．关于电流，下列说法中正确的是( )A．电流流向总是从高电势流向低电势B．导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比C．单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流越大D．因为电流有方向，所以电流是矢量
四、课堂练习
四、课堂练习
C
3．某电解池中，若在2s内有个5.0×1015个二价正离子和1.0×1016个一价负离子通过某截面M，其中正离子水平向右移动，那么通过这个截面的电流的大小和方向是（　　）
A．0.8mA，水平向左 B．0.08mA，水平向左C．1.6mA，水平向右 D．0.16mA，水平向右
课堂小结
一、电源
二、恒定电流
三、电流的微观表达式
① 概念
② 作用
① 恒定电场
②恒定电流
① 建立模型
② 理论推导