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)
第1节 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
1.了解电流的形成，知道电源的作用和导体中的恒定电场。
2.理解电流的定义，知道电流的单位和方向。
3.会推导电流的微观表达式，了解表达式中各量的意义。
知识点一：电源
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。
思考1：如何才能让电荷定向移动呢？
+
_
_
_
_
_
_
_
_
B
+
+
+
+
+
+
+
A
-
B
A
电势差
等势体
形成瞬间电流
自由电子定向运动
思考2：怎么样才能得到持续的电流呢？
水流
水势A
水势B
瞬时的水流
类比连通管的水流
抽水机
水流
水势A
水势B
持续的水流
AB导体之间装上“抽水机P”
瞬时的电流
持续的电流
1.电源：
2.作用：
能把自由电子从正极搬到负极的装置。
保持导体两端的电势差(电压)
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
思考3：电源P把电子从A搬运到B的过程中,电子的电势能如何变化 从能量的角度看发挥了怎样的作用？
A
B
连通器
水势A
水势B
抽水机
水流
电势能增加，其他形式的能转化为电能
3.一些常用的电源：
干电池
纽扣电池
铅蓄电池
锂离子电池
关于电源的作用，下列说法中正确的是（ ）
A.它能为电路持续地提供自由电荷；
B.它能直接释放出电能；
C.它能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流；
D.它能使自由电荷运动起来。
C
跟踪导练
知识点二：恒定电流
1.恒定电场
A、B周围空间的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
导体内的电场线保持与导线平行。
思考：当导体两端的电势差恒定时，为什么导体中产生的电场是恒定的？
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。
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。
（1）恒定电场定义：
（2）恒定电场特点：
由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
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）适用规律：
关于导体中的电场，下列说法中正确的是：（ ）
A.它是由电源两极在空间直接形成的；
B.它是导线上的堆积电荷所形成的；
C.导线内的电场线最终和导线平行；
D.它的分布随着电荷的移动而随时间变化。
跟踪导练
C
2.恒定电流
大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
恒定电场
电场强度不变
自由电子在各个位置的定向运动速率也不变
串一个电流表,读数不会变
恒定电流
3.电流：
＋
＋
＋
表示电流强弱程度
①物理意义：
I表示电流，q表示在时间t内通过导体横截面积的电荷量
②公式：
符号是I，单位有安培、毫安、微安(单位符号分别为A、mA、μA)．
③符号及单位：
1mA=10-3A
1μA=10-6A
－
＋
＋
＋
④方向：
－
－
效果一样
哪边算是电流方向呢？
正电荷定向移动的方向
金属导体
－
－
－
与自由电子定向移动方向相反。
电解液
与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反。
注意：电流是标量，可以直接相加减。
跟踪导练
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？
解：q=It=50×10-6A×3.2s=1.6×10-4C
n===1×1015
4.电流的微观解释
①建立模型
如图所示，AB表示粗细均匀的一段导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v.设导体的长度为L，横截面积为S，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q.
②推导
导体AB中的自由电荷总数：N=nLS
总电荷量Q=Nq=nLSq
所有这些电荷都通过横截面所需要的时间：t=
导体AB中电流为I===nqSv
③结论
由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、自由电荷的电荷量、导体的横截面积以及自由电荷定向移动的速率。
I=nqSv
自由电荷：金属中的自由电荷是电子；
电解质溶液中的自由电荷是正、负离子。
闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时产生了电流。
三种速率：
1.电子定向移动的速率约10-4m/s；
2.电场的传播速率也叫电流的传导速率 3×108m/s.
5.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？
2.电子无规则热运动的速率约105m/s；
STSE
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。
跟踪导练
1.关于电流，下列说法中正确的是 （ ）
A.通过导体截面的电量越多，电流越大
B.电子运动的速率越大，电流越大
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
C
2.有一条横截面积为S的导体，通过的电流为I，该导体内单位长度内自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，以下说法中正确的是（ ）
A.该导体自由电荷定向移动的速率为 ，该速率很小，远小于光速
B.该导体自由电荷定向移动的速率为 ，该速率很大，等于光速
C.该导体自由电荷定向移动的速率为 ，该速率很小，远小于光速
D.该导体自由电荷定向移动的速率为 ，该速率很大，等于光速
A
一、电源
1.电流：电荷的定向移动形成电流。
条件：①存在自由电荷。②导体两端始终存在电势差(电压)
2.电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置
作用：保持导体两端的电势差(电压).
二、恒定电流
1.恒定电场：由稳定分布的电荷产生稳定的电场。
2.恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。
3.电流：表示电流强弱程度
①公式：单位：:国际单位 安培(A) ， 1C=1A·S
③方向：正电荷定向移动的方向，标量
4.电流的微观表达式：I= nqSv