物理人教版（2019）必修第三册11.1电源和电流（共24张ppt）

(共24张PPT)
§11.1 电源和电流
第十一章 电路及其应用
课前练．如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0，电容器极板长L＝10 cm，极板间距d＝10 cm，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是L＝10 cm，在电容器两极板间接一交变电压，上极板与下极板的电势差随时间变化的图像如图乙所示。每个电子穿过极板的时间都极短，可以认为电子穿过极板的过程中电压是不变的。求：
(1)在t＝0.06 s时刻，电子打在
荧光屏上的位置到O点的距离；
(2)荧光屏上有电子打到的区间
长度Y
(3)若发射时间足够长(远大于U
的变化周期), 则能够被接收屏
接收的粒子占粒子源发射总数
的比例。
0.135m, 0.3m, (或 66.7%)
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
一、电源
阅读教材P53—P54 , 并思考
1. 电流是怎样形成的？
2. 自由电荷为什么移动？怎样移动？最终达到什么状态？
3. 怎样形成持续的电流？
4. 什么是电源？有什么作用？
一、电源
1. 电流的形成
(1). 自由电荷的定向移动形成电流
金属导体中: 自由电子; 电解液: 正、负离子
(2). 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。
(3). 能把电子从A 搬运到B的装置。
(4).保持导体两端的电势差(电压),
使电路存在持续的电流。
课堂探究一：导线中电子为什么能从电源的负极沿导线定向移到正极 在有电源的电路中,导线内部的电场又有何特点
二、恒定电流
1. 导线中的电场
二、恒定电流
1. 导线中的电场
(1). 导体内的电场线处处与导线平行, 场强沿切线方向
(2). 电荷的分布是稳定的, 不随时间变化,
电场的分布也不会随时间变化。
(3). 这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场,
叫作恒定电场 , 其基本性质与静电场相同
(4). 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.
恒定电场
电场强度不变
大量自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化
串一个电流表,读数不会变
恒定电流
恒定的电场力是自由
电荷定向移动的动力
自由电荷定向运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞阻碍了自由电荷的定向运动。
大小、方向都不随时间变化的电流。
二、恒定电流
2. 恒定电流
(2). 我们把大小、方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流(steady current)
(1). 电流的强弱程度用电流(electric current)这个物理量表示
(3). 我们把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
电子向某一方向定向移动等效于正电荷向相反方向定向移动
(4). 定义式 I =
(5). 单位:
国际单位: 安培(A) 1A = 1C/s
常用单位: 毫安(mA)、微安(μA)
1mA=10-3A 1μA=10-6A
判断正误
(1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动．( )
(2)电流既有大小，又有方向，是矢量．( )
(3)导体中的电流是正电荷定向移动形成的．( )
(4)电荷移动的方向就是电流的方向．( )
(5)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多．( )
(6)电流I与q成正比，与t成反比．( )
判断正误
(1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动．( × )
(2)电流既有大小，又有方向，是矢量．( × )
(3)导体中的电流是正电荷定向移动形成的．( × )
(4)电荷移动的方向就是电流的方向．( × )
(5)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多．( √ )
(6)电流I与q成正比，与t成反比．( × )
1．一条导线中的电流为，在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？
(1)；(2)个
2．手电筒中的干电池给小灯泡供电时，在某次接通开关的内通过某一横截面的电荷量为，则电流是多少？
教材 第56页
[针对训练2] 某电解池中，若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是( )
A．0 B．0.8 A
C．1.6 A D．3.2 A
D
系统集成 第80页
二、恒定电流
3. 电流的微观表达式
一段粗细均匀的导体, 两端加一定的电压, 设导体的横截面积为S , 自由电子数密度(单位体积内的自由电子数)为n ,自由电子定向移动的平均速率为v , 电子电荷量绝对值为e , 求导体中电流的表达式
I = neSv
二、恒定电流
3. 电流的微观表达式
一段粗细均匀的导体, 两端加一定的电压, 设导体的横截面积为S , 单位长度内的自由电子数为n ,自由电子定向移动的平均速率为v , 电子电荷量绝对值为e , 求导体中电流的表达式
I = nev
二、恒定电流
3. 电流的微观表达式
I = nev
若已知自由电荷线密度为n
(单位长度内的自由电子数)
若已知自由电荷体密度为n
(单位体积内的自由电子数)
I = neSv
[例3] (多选)一横截面积为S的铜导线，流过的电流为I，设单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为( )
AC
系统集成 第81页
[针对训练3] 铜的摩尔质量为M，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子定向移动的平均速率为( )
D
系统集成 第81页
变式. 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ρ=9.0×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1,电子的电荷量e=-1.6×10-19 C,求铜导线中自由电子定向移动的速率。可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。(结果保留两位有效数字)
7.4×10-5 m/s
物理观念——三种速率的比较
1．电子定向移动速率：电子在金属导体中的平均速率，
也是公式I＝neSv中的v，大小约为10－4 m/s.
2．电流传导速率(或电场传播速率)：电流在导体中的传导速率等于光速，
为3×108 m/s.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．
3．电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s.
由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流．
课堂小结：电源和电流
一、电源
1. 电流的形成
2. 导体中产生持续电流的条件
3. 电源
二、恒定电流
1. 导线中的恒定电场：基本性质与静电场相同
2. 恒定电流
(2). 方向：正电荷定向移动的方向
(1). 定义式：I =
3. 电流的微观表达式
I = nev
若已知自由电荷线密度为n
(单位长度内的自由电子数)
若已知自由电荷体密度为n
(单位体积内的自由电子数)
I = neSv
3．某手机的说明书标明该手机电池容量为，待机时间为，请估算该手机的待机电流有多大。说明书还标明，用该手机播放视频的时间是，请估算播放视频的电流大约是待机电流的几倍。
表 某手机说明书（节选）
(结果均保留两位有效数字)
7.6×10-3A , 31
教材 第56页