11.1 电源和电流 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册33 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?
新知探究
知识点 电源
导体A、B间存在电场，有电势差。
假设在电源正、负极之间连一根
导线，导线中的自由电子在静电
力作用下由B向A移动，最后使A、
B成为一个等势体。——有瞬时电流。要使电路中有持续电流，应该怎么办？
可在A、B间接一电源P，把电子从A搬运到B。
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新知探究
知识点 电源
（1）形成持续电源的条件：有自由移动的电荷；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
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新知探究
知识点 电源
（2）电源的作用：通过“搬运”电荷，保持正、负极间有一定的电势差，从而保持电路中有持续的电流。
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新知探究
知识点 电源
在有电源的电路中导线内部的电场又有何特点?
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新知探究
M
N
E0
M
N
E
知识点 电源
例：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。
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新知探究
C
知识点 恒定电流
1.恒定电场
(1)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
(2)形成：连接A、B导体的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．
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新知探究
知识点 恒定电流
1.恒定电场
(3)特点：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．
(4)适用规律：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．
2
新知探究
知识点 恒定电流
例：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。
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新知探究
C
知识点 恒定电流
2．恒定电流
由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化.如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定.
恒定电流就是大小和方向都不随时间变化的电流．
2
新知探究
知识点 恒定电流
3．电流概念
(1)概念：电荷的定向移动形成电流．
(2)物理意义：反映了电流的强弱程度．
(3)符号及单位：符号是I，单位有安培、毫安、微安(单位符号分别为A、mA、μA)．
2
新知探究
知识点 恒定电流
3．电流概念
(4)表达式：I＝????????.
(5)电流的方向：规定正电荷定向移动方向或负电荷定向移动的反方向为电流方向．
电流是标量它的运算不遵循平行四边形定则
?
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新知探究
名师指点
电流的形成
电路一旦接通，电路中各个位置以光速建立电场，然后各处自由电荷在静电力作用下几乎同时开始做定向移动，整个电路也就几乎同时形成了电流，但自由电荷移动非常缓慢。
名师指点
电流的形成条件
(1)产生电流的条件：导体两端有电压。
(2)形成持续电流的条件：导体两端有持续电压。
名师指点
电流的方向
规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
名师指点
电流的大小
名师指点
电流是标量
电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则，电流不是矢量而是标量。
计算电流时，要注意定向移动的电荷种类，是正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时存在。
知识点 恒定电流
(6)电流的微观表达式I＝nqSv
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.
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新知探究
知识点 恒定电流
(6)电流的微观表达式I＝nqSv
②推导
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新知探究
知识点 恒定电流
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、自由电荷定向移动的速率以及导体的横截面积．
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新知探究
知识点 恒定电流
(7)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。
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新知探究
知识点 恒定电流
例：下列关于电流的说法中，正确的是：（ ）
A.只要导体中有电荷运动，就有电流；
B.导体中没有电流时，导体内的电荷是静止的；
C.导体中的电流一定是自由电子定向移动形成的；
D.电流可能是由正电荷或负电荷的定向移动形成的。
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新知探究
D
知识点 恒定电流
例：下列说法中错误的是：（ ）
A.金属导体导电，只是自由电子作定向移动；
B.电解液导电，正负离子都作定向移动；
C. 气体导电，一定只有正离子作定向移动；
D. 气体导电，正、负离子和自由电子都作定向移动。
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新知探究
C
1.在图示的电解池中，测得5s内共有7.5C的正电荷和7.5C的负电荷通过池的竖直截面OO’，则电路中电流表指示的读数应为（???? ）
A.?0???????????????????????????????????????
B.?1.5A???????????????????????????????????????
C.?3A???????????????????????????????????????
D.?7.5A
课堂训练
解析：电路中电流表读数就表示电路中电流的大小，电路中电流表读数 ；
故答案为：C．
答案：C
【分析】利用电荷量和运动的时间可以求出电流表的读数。
课堂训练
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
?
课堂训练
解析：由电流强度的微观表达式
解得 ，该速率是电荷定向移动速率，远小于光速，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
答案：A
课堂训练
3. 关于电源的作用，下列说法中错误的是(?? )
A.?在电源内部把电子从负极搬运到正极；???????????????
B.?电源的作用是使导体中形成电场；
C.?电源的作用是能够保持导体两端的电势差；????????
D.?把其他形式的能转化为电能。
课堂训练
解析：A．电子在非静电力的作用下，在电源内部从正极搬运到负极。A错误，符合题意；
B．电源的作用是使导体中形成电场。B正确，不符合题意。
C．电源两极间存在电压，所以电源的作用是能够保持导体两端的电势差。C正确，不符合题意；
D．电源是通过电源内部非静电力做功把其他形式的能转化为电能，D正确，不符合题意。
答案：A
课堂训练
4. 非洲电鳐的捕猎方式是放电电死猎物，它放电的电压可达100 V，电流50 A，每秒钟放电150次，其放电情况可近似看做如图规律放电．则放电1秒钟非洲电鳐放出的电量为(?? )
A.?25 C???????????????????????????????????
B.?50 C???????????????????????????????????
C.?150 C???????????????????????????????????
D.?250 C
课堂训练
解析：根据图象可知，非洲电鳐放电一次所需的时间为 ，
放出的电量为 ，则1秒钟非洲电鳐放出的电量为：
故答案为：A.
答案：A
课堂训练
谢谢