物理选修3-1人教新课标2.1电源和电流同步课件(21张)
文档属性
| 名称 | 物理选修3-1人教新课标2.1电源和电流同步课件(21张) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 565.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-03-07 11:41:48 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
2.1电源和电流
雷鸣电闪时,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
导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动形成电流.
(瞬时电流)
1、电流的形成
2、持续电流的形成
倘若在A,B之间连接一个装置P,作用是不断地把电子从A搬运到B，使AB之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。
装置P?电源
-
B
A
-
A
+
+
+
+
+
+
+
+
_
B
_
_
_
_
_
_
_
等势体
导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差
A
B
水池
导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体,达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流
抽水机
-
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
-
-
电源
1.能把自由电子从正极搬到负极的装置.
2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
假设在电源正、负极之间连一根导线
M
N
E0
F
Fn
Ft
二.导线中的电场
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
假设在电源正、负极之间连一根导线
M
N
E0
F
Fn
Ft
M
N
E0
E0
E′
M
N
E
导线内很快形成沿导线方向的电场
二.导线中的电场
导体内的电场线保持和导线平行
小结:形成电流的条件
（1）存在自由电荷
金属导体——自由电子
电解液——正、负离子
（2）导体两端存在电压
当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流．
电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流．
我们在上一章中曾经得出结论:在静电平衡时,导体内部的场强为零,导体上任意两点之间的电势差为零(等势体).这与我们现在的说法有矛盾吗?为什么?
思考题
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
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.
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)
、恒定电流
电流：
1、
定义：
大小、方向都不随时间变化的电流
用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱
2、
公式：
4
、
方向：正电荷定向移动的方向
金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
可得
3、
单位：安培
A
其他单位
mA
μA
（1）电流为标量，电流虽有方向但是标量
（2）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
某电解池，如果在1s中内共有5.0×1018个二价正离子和5.0×1018个一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？
答案：1.6A
说明
例
2
有一条横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A。已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.62
×
1023mol-1，电子的电量e=-1.6
×
10-19C。求铜导线中自由电子定向移动的速率。
解：设自由电子定向移动的速率是v
通过横截面的电荷量是
由
得
从中解出
代入数值后得
v
=7.5
×10-5
m/s
四、电流的微观表达式
推导：
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。
-
-
-
-
-
-
-
A
B
ι
总电量
电荷总数
nqSv
nlSq
l/v
Nq
t
Q
I
=
=
=
=
l/v
vt
v
s
v
例3.有一条横截面积S=1mm2
的铜导线，通过的电
流I=1A
.已知铜的密度ρ=8.9×103
kg/m3
，铜
的摩尔质量M=6.02×10-2
kg/mol，阿伏加德罗
常数NA=6.62×10
23mol-1，电子的电量
e=-1.6
×
10
-19
C
。
求:铜导线中自由电子定向移动的速率
答案：
思考题
如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？
电子定向移动的速率约10
-5
m/s，
电子热运动的平均速率10
5
m/s，
电场的传播速率3×10
8
m/s.
三种速度的区别
（1）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即
受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言）
（2）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-2—
-10-3m的数量级。（对每个电子而言）
（3）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与
温度有关，通常情况为每秒几百米。
1、形成电流的条件：
（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压
2、电源的作用：提供持续的电压
3、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行.
(恒定电场)
4、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流.
5、电流:表示电流的强弱程度的物理量.
（1）定义式
I=q
/
t
（2）金属导体中电流的计算式
小结
n
为单位体积内自由电荷数目，S
为导体横截面积，v为电荷定向移动速率,q为每个自由电荷的电量
2.1电源和电流
雷鸣电闪时,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
导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动形成电流.
(瞬时电流)
1、电流的形成
2、持续电流的形成
倘若在A,B之间连接一个装置P,作用是不断地把电子从A搬运到B，使AB之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。
装置P?电源
-
B
A
-
A
+
+
+
+
+
+
+
+
_
B
_
_
_
_
_
_
_
等势体
导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差
A
B
水池
导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体,达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流
抽水机
-
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
-
-
电源
1.能把自由电子从正极搬到负极的装置.
2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
假设在电源正、负极之间连一根导线
M
N
E0
F
Fn
Ft
二.导线中的电场
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
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_
_
_
_
P
假设在电源正、负极之间连一根导线
M
N
E0
F
Fn
Ft
M
N
E0
E0
E′
M
N
E
导线内很快形成沿导线方向的电场
二.导线中的电场
导体内的电场线保持和导线平行
小结:形成电流的条件
（1）存在自由电荷
金属导体——自由电子
电解液——正、负离子
（2）导体两端存在电压
当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流．
电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流．
我们在上一章中曾经得出结论:在静电平衡时,导体内部的场强为零,导体上任意两点之间的电势差为零(等势体).这与我们现在的说法有矛盾吗?为什么?
思考题
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
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.
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)
、恒定电流
电流：
1、
定义：
大小、方向都不随时间变化的电流
用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱
2、
公式：
4
、
方向：正电荷定向移动的方向
金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
可得
3、
单位：安培
A
其他单位
mA
μA
（1）电流为标量，电流虽有方向但是标量
（2）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
某电解池，如果在1s中内共有5.0×1018个二价正离子和5.0×1018个一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？
答案：1.6A
说明
例
2
有一条横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A。已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.62
×
1023mol-1，电子的电量e=-1.6
×
10-19C。求铜导线中自由电子定向移动的速率。
解：设自由电子定向移动的速率是v
通过横截面的电荷量是
由
得
从中解出
代入数值后得
v
=7.5
×10-5
m/s
四、电流的微观表达式
推导：
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。
-
-
-
-
-
-
-
A
B
ι
总电量
电荷总数
nqSv
nlSq
l/v
Nq
t
Q
I
=
=
=
=
l/v
vt
v
s
v
例3.有一条横截面积S=1mm2
的铜导线，通过的电
流I=1A
.已知铜的密度ρ=8.9×103
kg/m3
，铜
的摩尔质量M=6.02×10-2
kg/mol，阿伏加德罗
常数NA=6.62×10
23mol-1，电子的电量
e=-1.6
×
10
-19
C
。
求:铜导线中自由电子定向移动的速率
答案：
思考题
如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？
电子定向移动的速率约10
-5
m/s，
电子热运动的平均速率10
5
m/s，
电场的传播速率3×10
8
m/s.
三种速度的区别
（1）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即
受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言）
（2）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-2—
-10-3m的数量级。（对每个电子而言）
（3）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与
温度有关，通常情况为每秒几百米。
1、形成电流的条件：
（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压
2、电源的作用：提供持续的电压
3、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行.
(恒定电场)
4、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流.
5、电流:表示电流的强弱程度的物理量.
（1）定义式
I=q
/
t
（2）金属导体中电流的计算式
小结
n
为单位体积内自由电荷数目，S
为导体横截面积，v为电荷定向移动速率,q为每个自由电荷的电量