【物理】2023-2024學(xué)年高二上人教版（2019）必修第三冊(cè) 電源和電流（課件）

第十一章

電路及其應(yīng)用

人教版

必修三第一節(jié)

電源和電流BA-A++++++++_B_______

新課導(dǎo)入：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？BA-A++++++++_B_______一、電源自由電子的定向運(yùn)動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體有A、B兩個(gè)導(dǎo)體，分別帶正、負(fù)電荷。如果在它們之間連接一條導(dǎo)線，導(dǎo)線中的自由電子在靜電力的作用下沿導(dǎo)線做定向運(yùn)動(dòng)，形成電流。由于B失去電子，A得到電子，A、B之間的電勢(shì)差很快消失，兩導(dǎo)體成為一個(gè)等勢(shì)體，達(dá)到靜電平衡。這種情況下，導(dǎo)線中的電流只是瞬間的。一、電源1.概念：能把電子從正極搬運(yùn)到負(fù)極的裝置。2.作用：維持電路兩端有一定的電勢(shì)差，使電路中存在持續(xù)的電流。---+A+++++++___B_____P--自由電子的定向運(yùn)動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體，自由電子不能持續(xù)定向流動(dòng)。如何才能使導(dǎo)線中存在持續(xù)的電流呢？--P-+A+++++++___B_____--取走補(bǔ)充倘若在A、B之間連接一個(gè)裝置P，它能在B失去電子的過(guò)程中，不斷地從A取走電子，補(bǔ)充給B，使A、B始終帶一定數(shù)量的正、負(fù)電荷。這樣，A、B之間始終存在電勢(shì)差，導(dǎo)線中就會(huì)存在持續(xù)的電流。一、電源能把電子從A搬運(yùn)到B的裝置P就是電源，A和B是電源的兩個(gè)電極。手電筒中的小燈泡能持續(xù)發(fā)光，是因?yàn)殡娐分杏须娫矗沟秒娐分械碾娏髂軌虺掷m(xù)存在。---+A+++++++___B_____P--一、電源【例1】發(fā)電廠一“合閘”，千里之外的用戶幾乎同時(shí)就有了電，人們感嘆：“電流的速度好大呀”，關(guān)于“電流的速度”，理解正確的是（）A．電流的速度就是自由電荷在電路中定向移動(dòng)的速度B．電流的速度就是電場(chǎng)在電路中傳播的速度C．電流的方向就是自由電荷定向移動(dòng)的方向D．在普通電路中，自由電荷定向移動(dòng)的速度和普通子彈的速度數(shù)量級(jí)相當(dāng)B【針對(duì)訓(xùn)練1】關(guān)于電流的方向，下列說(shuō)法正確的是（）A．電源供電的外部電路中，電流的方向是從高電勢(shì)一端流向低電勢(shì)一端B．電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相同C．電源內(nèi)部，電流的方向是從高電勢(shì)一端流向低電勢(shì)一端D．電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相反AD---+A+++++++___B_____P--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(lái)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。1.恒定電場(chǎng)：由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng).二、恒定電流恒定電流：大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流.

2.電流(I):表示電流的強(qiáng)弱程度.1)定義:通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量q跟通過(guò)這些電量所用時(shí)間t的比值.2)公式:

3)單位:國(guó)際單位安培(A)1A=1C/s

常用單位：毫安（mA）、微安（μA）

注：電流是標(biāo)量4)方向:正電荷定向移動(dòng)的方向二、恒定電流

注意1.適用于任何電荷定向移動(dòng)形成的電流。2.在金屬導(dǎo)體中，電流方向與自由電荷（電子）定向移動(dòng)的方向相反3.電源能在其正、負(fù)極之間維持一定的電勢(shì)差，如果電路閉合且安全，電路中將會(huì)存在持續(xù)的電流。如果電路斷開(kāi)，即使有電源，電路中也不會(huì)有持續(xù)的電流。三、電流的微觀表達(dá)式1.建立模型一段粗細(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)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷量為q。AB導(dǎo)體中的自由電荷數(shù)總電荷量所有這些電荷通過(guò)橫截面所需要的時(shí)間故導(dǎo)體AB中的電流

由此可見(jiàn)，從微觀上看，電流取決于導(dǎo)體中自由電荷數(shù)、每個(gè)自由電荷所帶的電荷量、定向移動(dòng)速率，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)。2.理論推導(dǎo)既然電子的定向運(yùn)動(dòng)速率很小，為什么閉合開(kāi)關(guān)時(shí)電路中的電燈立刻就亮了呢？

實(shí)際上，閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電路中的各個(gè)位置以光速迅速建立了電場(chǎng)。隨著電場(chǎng)的建立，電路中各處的自由電子在靜電力的作用下幾乎同時(shí)開(kāi)始做定向移動(dòng)，整個(gè)電路也就幾乎同時(shí)形成了電流。電子定向移動(dòng)的速率約10-5m/s，電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率105m/s電場(chǎng)的傳播速率3×108m/s.

注意【例2】導(dǎo)體中的電流是5mA，那么在3.2s內(nèi)有

C的電荷定向移動(dòng)通過(guò)導(dǎo)體的橫截面，相當(dāng)于

個(gè)電子通過(guò)該截面?！踞槍?duì)訓(xùn)練2】在某種帶有一價(jià)離子的水溶液中，正、負(fù)離子在定向移動(dòng)，方向如圖所示。如果測(cè)得2s內(nèi)分別有1.0×1018個(gè)正離子和1.0×1018個(gè)負(fù)離子通過(guò)溶液內(nèi)部的橫截面M，則溶液中電流的方向如何？電流為多大？

【答案】由A指向B；0.16A四、課堂練習(xí)C1.電路中每分鐘有6×1013個(gè)自由電子通過(guò)橫截面積為1mm2的導(dǎo)線，那么電路中的電流是（

）A．0.016mA B．1.6mA C．0.16μA D．1.6μA四、課堂練習(xí)BC2．關(guān)于電流，下列說(shuō)法中正確的是()A．電流流向總是從高電勢(shì)流向低電勢(shì)B．導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比C．單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面的電量越多，導(dǎo)體中的電流越大D．因?yàn)殡娏饔蟹较颍噪娏魇鞘噶克?、課堂練習(xí)四、課堂練習(xí)C3．某電解池中，若在2s內(nèi)有個(gè)5.0×1015個(gè)二價(jià)正離子和1.0×1016個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某截面M，其中正離子水平向右移動(dòng)，那么通過(guò)這個(gè)截面的電流的大小和方向是（）A