電源和電流【典例精析+知識(shí)精講】 高二物理備課精研課件 （2019人教版必修第三冊(cè)）

11.1電源和電流第十一章電路及其應(yīng)用電閃雷鳴時(shí)，強(qiáng)大的電流使天空不時(shí)發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是為什么？一、電源-1、電流的形成A、B之間存在電勢(shì)差導(dǎo)線H中存在自由電子A++++++++B________A、B周圍存在電場(chǎng)H-BA導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力作用下，從低電勢(shì)點(diǎn)向高電勢(shì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。等勢(shì)體自由電子到達(dá)A端與正電荷中和。A、B和導(dǎo)線三者很快成為等勢(shì)體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線H中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電流。-一、電源水流AB連通器抽水機(jī)2、瞬時(shí)電流→持續(xù)電流PBA--+++++++________電源類比思想一、電源電源的作用：電源的作用就是搬運(yùn)電荷，保持導(dǎo)線兩端的電勢(shì)差，從而保持電路中有持續(xù)的電流。電源：能把電子從A搬到B的裝置P就叫做電源，A和B就是電源的兩個(gè)電極。一些常用的電源：【例題1】關(guān)于電源以下說法正確的是(

)A.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極不斷地搬運(yùn)到正極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢(shì)差B.電源的作用就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能C.只要電路中有電源，電路中就一定有電流D.電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)用電器，也需要外界提供能量解析：B在電源內(nèi)部，將正極上的電子搬運(yùn)到負(fù)極，維持電勢(shì)差不變；電源在搬運(yùn)電荷的過程中，需要克服電場(chǎng)力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；電路中是否有電流還要看電路是否閉合；電源是對(duì)電路提供能量的裝置。二、恒定電流--+A+++++++___B_____PMNE0FFnFtMNE0E0E′MNE導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線1、導(dǎo)線中的電場(chǎng)導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的電場(chǎng)二、恒定電流MNE導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也穩(wěn)定。由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng).方向：沿導(dǎo)線的切線方向。2、恒定電場(chǎng)任何位置的電場(chǎng)強(qiáng)度都不隨時(shí)間變化，其基本性質(zhì)與靜電場(chǎng)相同。

建立電場(chǎng)的速率：以光速完成。又叫電流傳導(dǎo)速率或叫電場(chǎng)的傳播速率.1、導(dǎo)線中的電場(chǎng)二、恒定電流3、恒定電流恒定電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度不變大量自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化串一個(gè)電流表,讀數(shù)不會(huì)變恒定電流恒定的電場(chǎng)力是自由電荷定向移動(dòng)的動(dòng)力自由電荷定向運(yùn)動(dòng)過程中與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子不斷碰撞，碰撞阻礙了自由電荷的定向運(yùn)動(dòng)。大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流。二、恒定電流4、電流定義：通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q與通過這些電

荷量所用的時(shí)間t的比值?！硎倦娏鞯膹?qiáng)弱程度，用字母I

表示。單位：國(guó)際單位安培（A）1C=1A?s

常用單位毫安（mA）、微安（μA）1mA=10-3A1μA=10-6A

定義式:(比值定義式)電流的方向：規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向。電流是標(biāo)量【例題2】某電解池中，若在2秒的時(shí)間內(nèi)各有1.0×1019個(gè)二價(jià)正離子和2.0×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過截面，那么通過這個(gè)截面的電流是多少？解析：2s通過橫截面的電荷量Q=2×1.0×1019×1.6×10-19+2.0×1019×1.6×10-19=6.4C由電流的定義：I=q/t=6.4/2s=3.2A注意：當(dāng)正負(fù)電荷同時(shí)向相反的方向通過截面時(shí)，電荷量應(yīng)該是兩者絕對(duì)值的和。

電流的微觀表達(dá)式一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長(zhǎng)為l,兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷量為q。

B-Avt------v電流的微觀表達(dá)式一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長(zhǎng)為l,兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體單位長(zhǎng)度內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷量為q。

B-Avt------v電流的微觀表達(dá)式若已知自由電荷線密度為n若已知自由電荷體密度為n

電子定向移動(dòng)的平均速率電子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率電流傳導(dǎo)的速率

電流由自由電荷的定向移動(dòng)形成，電流I＝neSv，其中v就是電子定向移動(dòng)的平均速率。

導(dǎo)體內(nèi)部電子在不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，由于熱運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等，故不能形成宏觀電流。

等于光速，閉合開關(guān)的瞬間，電路中各處以光速建立恒定電場(chǎng)，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)定向移動(dòng)，整個(gè)電路也幾乎同時(shí)形成了電流。10-4m/s105m/s3×108m/s電子運(yùn)動(dòng)的3種速率比較電動(dòng)汽車中的電池對(duì)純電動(dòng)汽車提供電能的是鋰離子電池。1、鋰離子電池的結(jié)構(gòu)：放電時(shí)(即汽車開動(dòng)時(shí)),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，通過電解液回到正極。2、鋰離子電池的充放電原理：充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。電動(dòng)汽車中的電池4、常見的鋰離子電池電池放電時(shí)能輸出的總電荷量叫作電池的容量，通常以“安時(shí)”（A·h）或“毫安時(shí)”（mA·h）作單位。3、鋰離子電池的容量單體鋰離子電池的容量極為有限，為滿足需要，常用由若干鋰離子電池構(gòu)成的電池組。電源搬運(yùn)電荷，保持電壓形成電流電流定義電流的微觀表達(dá)式若已知自由電荷線密度為n若已知自由電荷體密度為n

10-4m/s105m/s3×108m/s電子定向移動(dòng)的平均速率電子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率電流傳導(dǎo)的速率【例題3】有一條橫截面積S＝1mm2的銅導(dǎo)線，通過的電流I＝1A。已知銅的密度ρ＝8.9×103kg/m3，銅的摩爾質(zhì)量M＝6.4×10-2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×1023mol-1，電子的電荷量e＝-1.6×10-19C。在這個(gè)問題中可以認(rèn)為導(dǎo)線中每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子。求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速率。解析：

1、關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是（）A.金屬導(dǎo)體中電流方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向B.在電解質(zhì)溶液中有自由移動(dòng)的正離子和負(fù)離子，電流方向不能確定C.不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向D.電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相同C2、在稀CuSO4溶液中插入兩碳棒極板，在兩極板上加一定的電壓，在10s內(nèi)有5×1018個(gè)Cu離子通過某截面，則碳棒中的電流強(qiáng)度為多大？