物理人教版（2019）必修第三册11.1电源和电流 课件（共52张ppt）

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学
课
件
11.1电源和电流
复习回顾：
1、带电粒子一般分为哪两类
2、如何带电离子在电场中的加速？两种方法那种适应性更广？
3、带电粒子在电场中偏转的规律？加速偏转一体的规律？
4 、带电粒子从进入偏转电场到打在荧光屏上总共偏移距离Y的四种求法？
5、 示波器的作用？
6、示波器的核心部件？示波器的工作原理？
电源
恒定电流
电流的两种微观表达式
电流的三种表达式的比较
01
02
03
04
目录
CONTENTS
三种速率的比较
05
电池的容量
06
2024年2月19日晚，由菲律宾长滩岛直飞上海的菲律宾皇家航空航班上，一名乘客的充电宝燃烧导致机舱中弥漫浓烟，飞机紧急备降香港，20日凌晨才抵达浦东机场。
充电宝上飞机的规定是容量限制在
以下，额定能量不超过。如果容量在至之间，需要航空公司批准。超过的充电宝禁止带上飞机。
代表什么意思呢？
本质是什么？
1.雷雨天气，为什么不能在大树和无避雷设施的建筑附近避雨
2.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？
提示：
雷电是云层间或云层与地之间的电压达到一定值时将空气击穿所产生的放电现象，所形成的电流是瞬时电流。
手电筒中因为电源的作用，小灯泡中有持续电流而持续发光。
电路中的电流是怎样形成的呢
电源
PART 1
温故知新：电流的形成
电荷的定向移动形成电流
注：电荷的热运动，从宏观上看，不能够形成电流
电流
方向：把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向
思考1：如图所示分别带正、负电荷的A、B两个导体球，如果用一条导线H将它们连接起来会发生什么现象？
导线 H 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。
-
A
+
+
+
+
+
+
+
+
B
_
_
_
_
_
_
_
_
思考2：导线 H 中的电流能够持续吗？请解释原因。
导线 H 中的自由电子由B向A移动，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，以后自由电子不再移动，所以导线 H 中的电流只是瞬间的。不能持续。
B
A
-
A
+
+
+
+
+
+
+
+
B
_
_
_
_
_
_
_
H
H
等势体
思考3：如何才能使导线 H 中存在持续的电流呢？
如果在 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，H 内就会存在持续的电流。
-
B
_
_
_
_
_
_
A
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
P
装置 P
任务一：电源
A
B
连通器
抽水机
水流
-
-
P
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
-
-
正极
负极
我们把这个类似于抽水机的装置叫做电源。A、B
就是电源的两个极。
电源
类比
一、电源
1.定义 ：能把自由电子从正极搬到负极的装置
-
-
P
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
-
-
正极
负极
电源
2.作用:
保持导体两端的电势
差(电压)，使电路有
持续的电流。
3. 能量转化：电源中搬运电荷的过程是非静电力做功的过程，将其他形式的能转化为电能。
4.常见的电源
恒定电流
PART 2
思考：
1.导线中的电子为什么能够发生定向移动？
存在电场
M
N
E0
F
M
N
E0
E
E0
E′
M
N
E
E0
2.导线内电荷运动之后电场是否会发生变化？
+
+
E
电荷分布不变，电场的分布也不会随时间变化。
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
基本性质与静电场相同
+
3.电荷在恒定电场作用下是否会不断加速？
-
E
二、光的折射
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。
恒定电场
电荷分布不变，电场强度大小也不变
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
电源和导线
基本性质与静电场相同
V增加的同时与不动的正离子碰撞而减速，最终达到动态平衡。
恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流
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
1.恒定电场
（1）由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫作恒定电场。电荷和电场的分布不随时间变化
（2）A、B 周围空间的电场就是恒定电场，它是由电源、导
线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
-
B
_
_
_
_
_
_
A
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
P
电源
负极
正极
(3)恒定电场不是静电场，但静电场中的一些规律同样适用于恒定电场。
2.恒定电流
(1)定义：把大小、方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。
（2）电流
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。
②定义式:
③物理意义:表示电荷流动的强弱程度（反映了
电流的强弱程度的物理量）
④电流I是标量。
⑤单位:
国际单位
安培(A) 1A=1C/s
常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
⑥方向：导体内正电荷定向移动的方向为电流的方向。
金属导体中自由移动的电荷是自由电子，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
⑦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：
即：公式中的q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的
绝对值之和。
例1　(多选)下列关于电流的说法正确的是(　　)
A．电荷的定向移动形成电流
B．金属导体中电流方向是自由电子移动的方向
C．电流既有大小又有方向，所以电流是矢量
D．由I＝可知，电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多

AD
例2.（单选）关于电源和电流,以下说法正确的是(　　)
A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极,从而保持两极之间有稳定的电势差
B.电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量
C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流越大
D.导体中的电流一定是由自由电子的定向移动形成的
C
例3.(2024湖北广水期中)某电解池中,若在2 s内有
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.0.8 mA,水平向左
B.0.08 mA,水平向左
C.1.6 mA,水平向右
D.0.16 mA,水平向右
C
例4. 已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？
例5.(2024重庆八中适应性检测)如图所示,一段截面积
为S、长度为l的圆弧形橡胶棒,均匀带有负电荷,圆
弧的半径为R,单位长度的橡胶棒所带的电荷量为q,
当此棒绕垂直于圆弧平面过圆心的轴、沿顺时针方
向以角速度ω匀速转动时,由于棒的运动而形成的环
形等效电流的大小和方向分别为(　　)
A.ωql / 2π,沿顺时针　　B.ωql / 2π,沿逆时针
C.ωqlS / 2π,沿顺时针　　D.ωqlR / 2π,沿逆时针
B
电流的两种微观表达式
PART 3
粒子电荷量？
正电荷
单位体积内粒子数量？
粒子运动速度？
横截面积？
＋
＋
从微观层面思考：那些因素会影响电流的大小？
电流的微观表达式
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：
2. 导体中的总电荷量：
3. 所有这些电荷通过导体横截面积所用的时间：
4. 电流I：
N=nSl
Q=Nq=nSlq
l
S
三、电流的两种微观表达式
1.决定式（微观表达式）：I=nqsv
n:单位体积内自由电荷数
q:每个自由电荷所带的电荷量
S：导体的横截面积为
v：自由电荷定向移动的速率为
思考：在导体AD上加上电压，设导体的横截面积为S．导体每单位长度内的自由电荷数为n，每个电荷的电荷量为q，电荷的定向移动速率为v，则在时间t内通过横截面C 的电量Q是多少？I是多少？
A
D
B
C
v
Q =
S
Vt
n
I=
Q
t
=nqv
q
t
2.决定式（微观表达式）：I=nqv
n:导体每单位长度内的自由电荷数
q:每个自由电荷所带的电荷量
v：自由电荷定向移动的速率
例6.(2024安徽安庆期中)某根导线的横截面积为S,通过的电流为I。已知该导线材料的密度为ρ,摩尔质量为M,电子电荷量为e,阿伏加德罗常数为NA,设每个原子只提供一个自由电子,则该导线中自由电子定向移动的速率为(　　)
A.
A
例7.(多选题)(2024湖北广水期中)有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I;设单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为e,电子定向移动的速率为v,在Δt时间内,通过导线横截面的自由电子数可表示为(　　)
A.nvSΔt　　B.nvΔt　　
C.IΔt/e　　 D.IΔt/Se
AC
电流的三种表达式的比较
PART 4
公式 适用范围 字母含义 公式含义
定义式 I＝ 一切电路 q为时间t内通过导体横截面的电荷量 反映了I的大小，但不能说I∝q，I∝t
微观式 决定式 I＝nqSv 或 （I＝nqv） 一切电路 n：导体单位体积内的自由电荷数 q：每个自由电荷的电荷量 S：导体的横截面积 v：电荷定向移动速率 从微观上看n、q、S、v决定了I的大小
决定式 I＝ 金属 电解液 U：导体两端的电压 R：导体本身的电阻 I由U、R决定，I∝U，I∝R
四、电流的三种表达式的比较
三种速率的比较
PART 5
任务三：电流的微观表达式
有一横截面积Ｓ＝1.00ｍｍ２ 的铜导线，单位体积中自由电子个数ｎ＝1.0×1029 ｍ－３，电子的电荷量ｅ＝１.６×１０－１９ Ｃ，当通以电流为Ｉ＝1.6Ａ 的电流强度时，求电子定向移动的平均速率
电荷定向运动速率约为：10-4m/s,思考：电子通过1米长的导线大概需要多长时间呢？
需要数个小时，但为什么电源一接通，灯泡就亮了
开关闭合传递的是电场
跑操时音乐一响整个操场的队伍都动起来了，是一个人一瞬间跑了一圈吗？
第二部分 点击在此输入你的标题内容
（1）电子定向移动的速率约10-4m/s
（2）电子热运动的平均速率约105m/s
（3）电流的传导速率3×108m/s
五、三种速率的比较
4
电池的容量
PART 6
电池是否可以一直源源不断的放电呢？
六、电池的容量
1.定义：电池放电时输出的总电荷量
2.单位:“安时”(A·h)或“毫安时”(mA·h)
10400mAh怎么理解？
例8. (多选) 下表是某品牌电动汽车的标识牌,以下说法正确的是(　 　)
AB
整车型号 CH830BEV
最大设计总质量 1800 kg
动力电池容量 60 A·h
驱动电机额定功率 30 kW
驱动电机型号 WXMP30LO
车辆设计代号VIN LVFAD1A3440000003
A.该电池的容量为60 A·h
B.该电池以6 A的电流放电,可以工作10 h
C.该电池以6 A的电流放电,可以工作60 h
D.该电池充完电可贮存的电荷量为60 C
谢
谢
聆
听