第十一章第1节　电源和电流 课件《创新课堂》必修三

(共39张PPT)
第十一章　电路及其应用
第1节　电源和电流
课前 知识梳理
PART
01
第一部分
一、电源
1．定义：能把______从正极搬运到负极的装置。
2．作用
(1)维持电路两端有一定的________。
(2)使闭合电路中保持持续的________。
电子　
电势差　
电流　
二、恒定电流
1．恒定电场：由________分布的电荷所产生的稳定的电场。
2．自由电荷定向移动的平均速率：在恒定电场的作用下，自由电荷定向运动，但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平均速率不随________变化。
3．恒定电流：大小、________都不随时间变化的电流。
稳定　
时间　
方向　
4．电流
(1)物理意义：表示电流________程度的物理量。
(2)公式：I＝________。
(3)单位：在国际单位制中，电流的单位是________，简称________，符号是A。
常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)，
1 mA＝________A，1 μA＝________A。
(4)方向：________定向移动的方向规定为电流的方向。
5．电流的微观表达式：I＝______________。
强弱　
安培　
安　
10－3　
正电荷　
10－6　
neSv
判断下列说法是否正确。
(1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动。(　　)
(2)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的。(　　)
(3)电子定向移动的方向就是电流的方向。(　　)
(4)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。(　　)
×　
×　
×　
√　
课堂 深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　电源和电流

(1)电荷的定向移动形成电流，如何描述电流的强弱？
[提示]　利用单位时间内通过导体横截面的电荷量的多少描述电流的强弱。
(2)电流可能是正电荷或负电荷定向移动形成的，也可能是正、负电荷同时向相反的方向定向移动形成的，人们是如何规定电流的方向的？
[提示]　规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
1．电源的作用
(1)从电荷转移的角度看，电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动。
(2)从能量转化的角度看，搬运电荷的过程是非静电力做功的过程，从而将其他形式的能转化为电能。
3．三种电荷
形成电流的三种电荷分别为自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。
√
角度1　对电源的理解
　 　下列关于电源的说法正确的是(　　)
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．电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势差
C．只要电路中有电源，电路中就一定有电流
D．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量
[解析]　电源的作用是维持正、负极之间有稳定的电势差，外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动，在电源内部，需要将电子由正极不断地搬运到负极，故A错误，B正确；
电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C错误；
电源是对电路提供能量的装置，故D错误。
√
[解析]　物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故A错误；
国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，故B正确；
电流既有大小又有方向，但电流不是矢量，是标量，因为电流的运算遵守代数加减法则，不是平行四边形定则，故C错误；
√
角度3　电流的求解
　 　(2024·陕西渭南期中)一条金属导线中的电流是5 μA，那么在3.2 s内通过金属导线横截面定向运动的自由电子个数是(注：电子电量为1.6×10－19 C，1 μA＝10－6 A )(　　)
A．1×1014个　 　　　 B．1×1015个
C．2×1014个 D．2×1015个
√
　 　(2024·浙江杭州期中)如图是一次利用心脏除颤器的模拟治疗，该除颤器的电容器电容为15 μF，如果充电后电容器的电压为4.0 kV，电容器在5.0 ms时间内完成放电，则(　　)
A．放电后，电容器的电容为零
B．该电容器的工作电压一定为4.0 kV
C．该次治疗，通过人体的平均电流是0.12 A
D．放电前，电容器存储的电荷量为0.06 C
[解析]　电容器的电容由电容器本身决定，与所带电荷量无关，则放电后，电容器的电容仍为15 μA，故A错误；
充电后电容器的电压为4.0 kV，但该电容器的工作电压随电荷量变化而变化，故B错误；
√
√
[解析]　因为正离子定向移动的方向和负离子定向移动的反方向是电流的方向，故电流方向都是从A→B，故A正确，B错误；
知识点二　电流的微观表达式

如图所示，AD表示一段粗细均匀的、长为l的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的平均速率为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，每个自由电荷的电荷量为e。
(1)AD导体中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？
[提示]　AD导体中的自由电荷总数N＝nlS。总电荷量q＝Ne＝nlSe。
(2)这些电荷都通过横截面D所需的时间是多少？
(3)导体AD中的电流是多大？
2．三种速率的比较
(1)电子定向移动平均速率：电子在金属导体中的定向移动平均速率，也就是公式I＝neSv中的v，大小约为10－5 m/s。
(2)电流的传导速率：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，约为105 m/s。由于热运动向各个方向运动的机会均等，故此运动不能形成电流。
√
角度1　对电流的微观表达式的理解
　 　(多选)给一粗细不均匀的、由同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是(　　)
A．粗的地方电流小，细的地方电流大
B．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大
C．各处的电流相等
D．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小
√
[解析]　由于导体粗的地方与细的地方串联在电路中，各处电流相等，A错误，C正确；
根据电流的微观表达式I＝neSv，同种材料单位体积内的自由电荷数量n相等，可知粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大，B正确，D错误。
√
√
角度3　电流定义式和微观表达式的综合应用
　 　(多选)一段粗细均匀的导线的横截面积为S，导线内自由电子的电荷量为e，导线单位长度内自由电子数为n1，导线单位体积内自由电子数为n2，自由电子定向运动的速率为v，单位时间内通过某一横截面的自由电子数为n3，则导线中的电流为(　　)
A．n1eSv　　 B．n1ev
C．n2eSv　　 D．n3e
√
√
随堂 巩固落实
PART
03
第三部分
√
1．(电源和电流)关于电流，下列说法正确的是(　　)
A．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流
B．电流的方向就是电荷定向移动的方向
C．电流总是从电势高的一端流向电势低的一端
D．导体两端没有电压就不能形成电流
解析：自由电荷的定向移动形成电流，无规则运动不能形成电流，A错误；
正电荷定向移动的方向是电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流方向相反，B错误；
在外电路中电流是从电势高的一端流向电势低的一端，在电源的内部，电流从负极流向正极即从电势低处流向电势高处，C错误；
电压是形成电流的原因，导体两端没有电压就不能形成电流，D正确。
√
2．(电源和电流)(2024·云南昆明联考期中)在接通手电筒开关的5 s内通过一横截面的电荷量为15 C，则电流是(　　)
A．2 A　　 B．3 A　　
C．4 A　　 D．5 A
√
3．(电源和电流)(2024·天津静海一中校考)若在2 s内共有2×1019个2价正离子和4×
1019个1价负离子同时向相反方向定向移动通过某截面，那么通过这个截面的电流是(取e＝1.6×10－19 C)(　　)
A．1.5 A B．6.4 A
C．4.8 A D．3 A
√
√
解析：Δt时间内，电子定向移动的距离x＝vΔt，通过导体横截面的自由电子数N＝nSx，解得N＝nSvΔt，A正确，B错误；