人教版高中物理必修三 （電源和電流）教育教學(xué)課件

電源和電流

新知導(dǎo)入復(fù)習(xí)回顧電流的形成電荷的熱運(yùn)動，從宏觀上看，不能形成電流。電荷的定向移動形成電流。新知導(dǎo)入導(dǎo)體兩端存在電勢差導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線中會產(chǎn)生一個瞬時電流。-A++++++++_B_______HABH導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件新知講解一、電源---A++++++B______HP--

1.能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置。

2.作用：保持導(dǎo)體兩端的電勢差（電壓），使電路有持續(xù)的電流。AB水池抽水機(jī)新知講解一、電源在有電源的電路中,導(dǎo)線內(nèi)部的電場又有何特點(diǎn)？問題:---A++++++B______HP--

1.能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置。

2.作用：保持導(dǎo)體兩端的電勢差（電壓），使電路有持續(xù)的電流。新知講解導(dǎo)線內(nèi)的電場，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，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，電場的分布也穩(wěn)定。——恒定電場---A++++++B______HP--新知講解由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場稱為恒定電場。

恒定電場新知講解

恒定電場恒定電流電場強(qiáng)度不變由于阻力自由電子定向運(yùn)動的平均速率不變串一個電流表，讀數(shù)不會變新知講解電流是標(biāo)量。它的運(yùn)算不遵循平行四邊形定則。二、恒定電流

1.大小方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流。

2.電流（I）：表示電流的強(qiáng)弱程度。如果I表示電流，q表示在t時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，則

單位：國際單位

安培（A）1A=1C/s常用單位毫安（mA）、微安（μA）方向：正電荷定向移動的方向課堂練習(xí)例1：在金屬導(dǎo)體中，若10s內(nèi)通過橫截面的電量為10C，則導(dǎo)體中的電流為________A。1課堂練習(xí)

新知講解問題：如果認(rèn)為電子的定向運(yùn)動速率就是電流的傳導(dǎo)速率，和我們的生活經(jīng)驗(yàn)是否相符？怎樣解釋？

課堂練習(xí)1.關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是（）A．金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動的方向B．在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(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的方向D．電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同，有時與負(fù)電荷定向移動的方向相同C課堂練習(xí)

2.氫原子的核外只有一個電子，設(shè)電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動。已知電子的電荷量為e，運(yùn)動速率為v，求電子繞核運(yùn)動的等效電流多大？

拓展問題：電源P把電子從A搬運(yùn)到B的過程中,電子的電勢能如何變化？從能量的角度看發(fā)揮了怎么樣的作用？答：電子的電勢能增大，從能量角度看，電源是通過非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。---A++++++B______HP--謝謝1電源和電流第十一章電路及其應(yīng)用

1.了解形成電流的條件，知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場.2.理解電流的定義，知道電流的單位和方向.3.會推導(dǎo)電流的微觀表達(dá)式，了解表達(dá)式中各量的意義.學(xué)習(xí)目標(biāo)知識梳理重點(diǎn)探究隨堂演練課時對點(diǎn)練內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN一、電源1.定義：能把電子從電源

搬運(yùn)到電源

的裝置就是電源.2.作用：使導(dǎo)體兩端始終存在

.知識梳理正極負(fù)極電勢差二、恒定電流1.定義：

、

都不隨時間變化的電流稱為恒定電流.2.電流的定義式：I＝___，其物理意義：

時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的

，是表示電流強(qiáng)弱程度的物理量.3.在國際單位制中，電流的單位是

，符號是

.4.電流的方向：規(guī)定為

定向移動的方向，與負(fù)電荷定向移動的方向

.大小方向單位電荷量安培A正電荷相反1.判斷下列說法的正誤.(1)導(dǎo)體內(nèi)沒有電流時，就說明導(dǎo)體內(nèi)部的電荷沒有運(yùn)動.(

)(2)電流既有大小，又有方向，是矢量.(

)(3)導(dǎo)體中的電流一定是正電荷定向移動形成的.(

)(4)電子定向移動的方向就是電流的方向.(

)(5)電流越大，單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多.(

)即學(xué)即用××√××2.一次閃電，流動的電荷量大約為300C，持續(xù)的時間大約是0.005s，所形成的平均電流為________A.6×104一、電流的理解和計(jì)算導(dǎo)學(xué)探究

1.如圖1所示，用導(dǎo)線連接兩個分別帶正、負(fù)電荷的導(dǎo)體，導(dǎo)線中有無電流？為什么？如果有，這個電流能持續(xù)下去嗎？重點(diǎn)探究圖1答案

A、B之間有電勢差，能形成電流，但不能持續(xù)下去.2.如圖2所示，如何讓導(dǎo)線中保持持續(xù)的電流？電源起到了什么作用？圖2答案

產(chǎn)生持續(xù)電流的條件是導(dǎo)體兩端始終存在電勢差，電源的作用就是移送電荷，保持導(dǎo)體兩端的電勢差.3.如圖3，鹽水中可以形成電流，鹽水中的電流和金屬導(dǎo)體中的電流的形成有什么不同？答案

鹽水中的電流是Na＋、Cl－定向移動形成的，金屬導(dǎo)體中的電流是電子定向移動形成的.圖3知識深化1.電流的方向：規(guī)定正電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，則負(fù)電荷定向移動的方向與電流的方向相反.2.電流的大小定義式：I＝

.用該式計(jì)算出的電流是時間t內(nèi)的平均值.對于恒定電流，電流的瞬時值與平均值相等.3.電流是標(biāo)量電流雖然有方向，但是它遵循代數(shù)運(yùn)算法則，所以電流不是矢量而是標(biāo)量.例1

(多選)關(guān)于電流，下列說法正確的是A.導(dǎo)體中有電荷運(yùn)動就會形成電流B.電流是矢量，其方向就是正電荷定向移動的方向C.在國際單位制中，電流是一個基本物理量，其單位安培是基本單位D.對于導(dǎo)體，只要其兩端電勢差為零，電流也必為零√√解析

導(dǎo)體中自由電荷定向移動形成電流，無規(guī)則運(yùn)動不會形成電流，故A錯誤；電流雖有方向，但它是一個標(biāo)量，故B錯誤；在國際單位制中，電流是一個基本量，其單位安培是國際單位制中的七個基本單位之一，故C正確；導(dǎo)體兩端電勢差為零時，電荷不會定向移動，電流必為零，故D正確.例2

(2020·雙鴨山一中高二上月考)如圖4所示，電解槽內(nèi)有一價的電解溶液，t時間內(nèi)通過溶液內(nèi)橫截面S的正離子數(shù)是n1，負(fù)離子數(shù)是n2，設(shè)元電荷的電荷量為e，以下說法正確的是A.正離子定向移動形成電流，方向從A到B，

負(fù)離子定向移動形成電流，方向從B到AB.溶液內(nèi)正、負(fù)離子沿相反方向運(yùn)動，電流相互抵消圖4√解析

電流的方向與正離子定向移動方向相同，與負(fù)離子定向移動方向相反，所以正、負(fù)離子定向移動形成的電流，方向都是從A到B，電流不會相互抵消，故A、B錯誤；t時間內(nèi)通過溶液內(nèi)橫截面S的電荷量q＝n1e＋n2e＝(n1＋n2)e，解析

由題意，1s內(nèi)通過橫截面正離子的電荷量為q1＝2n1e，負(fù)離子的電荷量絕對值為q2＝n2e，將n1＝5×1018個，n2＝1×1019個，e＝1.6×10－19C，t＝1s，代入解得I＝3.2A.故選D.針對訓(xùn)練

某電解池，如果在1s內(nèi)共有5×1018個二價正離子和1×1019個一價負(fù)離子通過面積為0.1m2的某橫截面，那么通過這個橫截面的電流是(元電荷的電荷量為1.6×10－19C)A.0 B.0.8A

C.1.6A D.3.2A√二、電流的微觀表達(dá)式1.電流的微觀表達(dá)式的推導(dǎo)如圖5所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段長為l的導(dǎo)體，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量大小為q.則：導(dǎo)體AD內(nèi)的自由電荷全部通過橫截面D所用的時間t＝

.導(dǎo)體AD內(nèi)的自由電荷總數(shù)N＝nlS總電荷量Q＝Nq＝nlSq圖52.電流的微觀表達(dá)式I＝nqvS(1)I＝

是電流的定義式，I＝nqvS是電流的決定式，因此I與通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q及時間t無關(guān)，從微觀上看，電流決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)n、每個自由電荷的電荷量大小q、定向移動的速率v，還與導(dǎo)體的橫截面積S有關(guān).(2)v表示電荷定向移動的速率.自由電荷在不停地做無規(guī)則的熱運(yùn)動，其速率為熱運(yùn)動的速率，電流是自由電荷在熱運(yùn)動的基礎(chǔ)上向某一方向定向移動形成的.3.區(qū)別三種速率自由電荷定向移動速率自由電荷定向移動形成電流，其中自由電荷定向移動速率的數(shù)量級一般為10－4m/s電子熱運(yùn)動速率導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，由于熱運(yùn)動，自由電子向各個方向運(yùn)動的機(jī)會相等，故不能形成電流，常溫下電子熱運(yùn)動速率的數(shù)量級為105m/s電場傳播速率(或電流傳導(dǎo)速率)等于光速.閉合開關(guān)的瞬間，電路中各處以真空中光速c的速度建立恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向運(yùn)動，整個電路也就幾乎同時形成了電流例3

一段粗細(xì)均勻的銅導(dǎo)線的橫截面積是S，導(dǎo)線單位長度內(nèi)的自由電子數(shù)為n，銅導(dǎo)線內(nèi)的每個自由電子所帶的電荷量為e，自由電子做無規(guī)則熱運(yùn)動的速率為v0，導(dǎo)線中通過的電流為I.則下列說法正確的是A.自由電子定向移動的速率為v0B.自由電子定向移動的速率為v＝C.自由電子定向移動的速率為真空中的光速cD.自由電子定向移動的速率為v＝√解析

v0為自由電子做無規(guī)則熱運(yùn)動的速率，不是定向移動速率，故A錯誤；對于電流微觀表達(dá)式I＝nqSv，式中n為單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)，而本題中n為單位長度內(nèi)的自由電子數(shù)，則t時間內(nèi)通過導(dǎo)線某一橫截面的自由電子數(shù)為nvt，電荷量q＝nvte，所以電流I＝

＝nev，所以v＝

，故B、C錯誤，D正確.三、電動汽車中的電池1.鋰離子電池以碳材料為負(fù)極，以含鋰的化合物為正極.充電時，電池的正極有鋰離子生成，鋰離子通過電解液運(yùn)動到電池的負(fù)極.當(dāng)汽車開動時，在負(fù)極的鋰離子又會通過電解液返回正極，回到正極的鋰離子越多，放出電荷量就越大.2.電池的容量：電池放電時輸出的總電荷量，通常以“安時”(A·h)或“毫安時”(mA·h)作單位.例4

(多選)如圖6是某品牌電動汽車的標(biāo)識牌，以下說法正確的是A.該電池的容量為60A·hB.該電池以6A的電流放電，

可以工作10hC.該電池以6A的電流放電，

可以工作60hD.該電池充完電可貯存的電荷量為60C√√圖6解析

從題圖標(biāo)識牌可知電池的容量為60A·h，即以6A的電流放電可工作10h，故A、B正確，C錯誤；該電池充完電可貯存的電荷量q＝60×3600C＝2.16×105C，故D錯誤.1.(對電源的理解)關(guān)于電源的說法正確的是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)定的電勢差B.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由正極不斷地搬運(yùn)到負(fù)極，從而保持

兩極之間有穩(wěn)定的電勢差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)上也是一個用電器，也需要外界提供能量隨堂演練1234√解析

電源的作用是維持正、負(fù)極之間穩(wěn)定的電勢差，外電路中自由電子在靜電力的作用下由負(fù)極向正極移動，在電源內(nèi)部，需要將電子由正極不斷地搬運(yùn)到負(fù)極，故A錯，B對.電路中有電流不僅需要電源，還需要電路是閉合的，兩者缺一不可，故C錯.電源是對電路提供能量的裝置，故D錯.12342.(對I＝

的理解)下列關(guān)于電流的說法正確的是A.根據(jù)I＝

可知，I與q成正比B.如果在任何相等時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量相等，則導(dǎo)體中的

電流是恒定電流C.電流是一個標(biāo)量，其方向是沒有意義的D.電流的單位“安培”是國際單位制中的基本單位1234√解析橡膠棒沿軸線方向以速度v做勻速直線運(yùn)動時，Δt內(nèi)通過的距離為v·Δt，Δt內(nèi)通過某橫截面的電荷量Q＝qvΔt，根據(jù)電流的定義式I＝

，得到等效電流I＝qv，A正確.3.(電流微觀表達(dá)式的理解)(2019·南昌二中高二期中)如圖7所示是一根粗細(xì)均勻的橡膠棒，其橫截面積為S，由于與毛皮發(fā)生摩擦而均勻帶負(fù)電，若已知該橡膠棒每米所帶的電荷量為q，則當(dāng)該棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動時，形成的等效電流為1234√圖71234.(I＝

的應(yīng)用)在示波管中，電子槍2s內(nèi)發(fā)射了6×1013個電子，則示波管中電流的大小為(e＝1.6×10－19C)A.4.8×10－6A B.3×10－13AC.3×10－6A D.9.6×10－6A4√解析

電子槍2s內(nèi)發(fā)射的電荷量q＝6×1013×1.6×10－19C＝9.6×10－6C，故A正確，B、C、D錯誤.考點(diǎn)一電流的理解和計(jì)算1.(多選)關(guān)于電流和電源，下列說法中正確的是A.電源的作用是保持導(dǎo)體兩端有持續(xù)的電勢差B.導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比C.單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大D.因?yàn)殡娏饔蟹较颍噪娏魇鞘噶炕A(chǔ)對點(diǎn)練課時對點(diǎn)練√12345678910√√12345678910解析

電源的作用就是移送電荷，保持導(dǎo)體兩端有持續(xù)的電勢差，故A正確；根據(jù)歐姆定律知，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比，故B正確；由電流的定義式I＝

可知，單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大，故C正確；雖然電流有方向，但電流的方向表示正電荷定向移動的方向，電流是標(biāo)量，故D錯誤.2.(2020·牡丹江一中高二上月考)關(guān)于對電流的理解，下列說法正確的是A.只有自由電子的定向移動才能形成電流B.電流是矢量，其方向就是正電荷定向移動的方向C.導(dǎo)體中的自由電荷越多，電流越大D.在國際單位制中，電流是一個基本物理量，其單位“安培”是基本單位12345678910√解析

正、負(fù)電荷的定向移動都可以形成電流，不僅僅是自由電子的定向移動，故A錯誤；電流有方向，其方向是正電荷定向移動的方向，但電流是標(biāo)量，故B錯誤；電流的大小取決于電荷量與時間的比值，與自由電荷無關(guān)，故C錯誤；國際單位制中共七個基本物理量，電流是其中一個，其單位“安培”是基本單位，故D正確.123456789103.(2020·常州高級中學(xué)期末)電路中每分鐘有6×1013個自由電子通過導(dǎo)線的橫截面，橫截面的面積為6.4×10－7m2，那么電路中的電流是(e＝1.6×10－19C)A.0.016μA B.1.6mA

C.16μA D.0.16μA12345678910√4.重離子腫瘤治療裝置中的回旋加速器可發(fā)射＋5價重離子束，其電流強(qiáng)度為1.2×10－5A，則在1s內(nèi)發(fā)射的重離子個數(shù)為(元電荷的電荷量為1.6×10－19C)A.3.0×1012 B.1.5×1013

C.7.5×1013 D.3.75×101412345678910√解析

1s內(nèi)發(fā)射的重離子的電荷量為Q＝It＝1.2×10－5×1C＝1.2×10－5C，每個重離子的電荷量為5e，考點(diǎn)二電流的微觀表達(dá)式5.有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的橫截面積是乙的2倍，而單位時間內(nèi)通過乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲的2倍，以下說法正確的是A.通過甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同B.通過乙導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的2倍C.乙導(dǎo)體中自由電荷定向移動的速率是甲導(dǎo)體的2倍D.甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動的速率相等12345678910√解析

由于單位時間內(nèi)通過乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲的2倍，因此通過乙導(dǎo)體的電流是甲的2倍，故A錯，B對.由于I＝nqSv，所以v＝

，由于不知道甲、乙兩導(dǎo)體的性質(zhì)(n、q不知道)，所以無法判斷v，故C、D錯.123456789106.關(guān)于電流，下列說法中正確的是A.導(dǎo)體中無電流的原因是其內(nèi)部自由電荷停止了運(yùn)動B.同一個金屬導(dǎo)體接在不同的電路中，通過的電流往往不同，電流大

說明那時導(dǎo)體內(nèi)自由電荷定向移動的速率大C.由于電荷做無規(guī)則運(yùn)動的速率比電荷定向移動的速率大得多，故電

荷做無規(guī)則運(yùn)動形成的電流也就大得多D.電流的傳導(dǎo)速率就是導(dǎo)體內(nèi)自由電子的定向移動速率12345678910√12345678910解析

導(dǎo)體中無電流時，內(nèi)部的自由電荷仍在做無規(guī)則運(yùn)動，故A錯誤；由I＝nqvS可知，同一個金屬導(dǎo)體接在不同的電路中，通過的電流往往不同，電流大說明那時導(dǎo)體內(nèi)自由電荷定向移動的速率大，故B正確；電流的大小與電荷做無規(guī)則運(yùn)動的快慢無關(guān)，故C錯誤；電流的傳導(dǎo)速率是電場的傳播速率，等于光速，而電子的定向移動速率遠(yuǎn)小于光速，故D錯誤.123456789107.(多選)給一粗細(xì)不均勻的同種材料制成的導(dǎo)體通電，下列說法正確的是A.粗的地方電流大，細(xì)的地方電流小B.粗的地方電荷定向移動速率大，細(xì)的地方小C.各處的電流大小相等D.粗的地方電荷定向移動速率小，細(xì)的地方大√√解析

同一根導(dǎo)體上的電流相等，故A錯誤