【物理】2023-2024学年高二上人教版（2019）必修第三册 电源和电流（课件）.pptx

第十一章电路及其应用人教版 必修三第一节第一节 电源和电流电源和电流 BA-A+_B_ 新课导入：新课导入：电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，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？续发光，这是为什么？BA-A+_B_一、电源自由电子的定向运动使两个带电体成为等势体有有 A A、B B 两个导体，分别带正、负电荷。如果在它们之间连接一条导线，导两个导体，分别带正、负电荷。如果在它们之间连接一条导线，导线线 中的自由电子在静电力的作用下沿导线做定向运动，形成电流。由于中的自由电子在静电力的作用下沿导线做定向运动，形成电流。由于B B 失失去电子，去电子，A A 得到电子，得到电子，A A、B B 之间的电势差很快消失，两导体成为一个等势体，之间的电势差很快消失，两导体成为一个等势体，达到静电平衡。这种情况下，导线中的电流只是瞬间的。达到静电平衡。这种情况下，导线中的电流只是瞬间的。一、电源1.1.概念：能把电子从正极搬运到概念：能把电子从正极搬运到负极的装置。负极的装置。2.2.作用：维持电路两端有一定的电势差，作用：维持电路两端有一定的电势差，使电路中存在持续的电流。使电路中存在持续的电流。-+A+_B_P-自由电子的定向运动使两个带电体成为等势体，自由电子不能持自由电子的定向运动使两个带电体成为等势体，自由电子不能持续定向流动。如何才能使导线中存在持续的电流呢？续定向流动。如何才能使导线中存在持续的电流呢？-P-+A+_B_-取走补充倘若在倘若在 A A、B B 之间连接一个装置之间连接一个装置 P P，它，它能在能在 B B 失去电子的过程中，不断地从失去电子的过程中，不断地从 A A 取走电子，补充给取走电子，补充给 B B，使，使 A A、B B 始终始终带一定数量的正、负电荷。这样，带一定数量的正、负电荷。这样，A A、B B 之间始终存在电势差，导线中就会存在之间始终存在电势差，导线中就会存在持续的电流。持续的电流。一、电源能把电子从 A 搬运到 B 的装置 P 就是电源，A 和 B 是电源的两个电极。手电筒中的小灯泡能持续发光，是因为电路中有电源，使得电路中的电流能够持续存在。-+A+_B_P-一、电源【例【例1】发电厂一“合闸”，千里之外的用户几乎同时就有了电，人们感叹：“电流的速度好大呀”，关于“电流的速度”，理解正确的是（）A电流的速度就是自由电荷在电路中定向移动的速度B电流的速度就是电场在电路中传播的速度C电流的方向就是自由电荷定向移动的方向D在普通电路中，自由电荷定向移动的速度和普通子弹的速度数量级相当B B【针对训练【针对训练1】关于电流的方向，下列说法正确的是（）A电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同C电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端D电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反ADAD-+A+_B_P-导线内的电场，是由电源、导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共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同形成的。尽管这些电荷也在运动，但动，但有的流走了，另外的又来有的流走了，另外的又来补充补充，所以电荷的分布是稳定的，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。电场的分布也稳定。1.1.恒定电场：恒定电场：由由稳定分布稳定分布的电荷产生的电荷产生稳定稳定的电场称为恒定电场的电场称为恒定电场.二、恒定电流 恒定电流：大小、方向恒定电流：大小、方向都不随时间变化都不随时间变化的电流的电流.2.电流电流(I):表示电流的强弱程度表示电流的强弱程度.1)定义定义:通过导体横截面的电量通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间跟通过这些电量所用时间t的比值的比值.2)公式公式:3)单位单位:国际单位国际单位 安培安培(A)1A=1C/s 常用单位：毫安（常用单位：毫安（mA）、微安（）、微安（A）注：注：电流是标量电流是标量4)4)方向方向:正电荷定向移动的方向正电荷定向移动的方向 二、恒定电流 注意1.1.适用于适用于任何电荷任何电荷定向移动形成的电流。定向移动形成的电流。2.2.在金属导体中，在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）电流方向与自由电荷（电子）定向移动的定向移动的方向相反方向相反3.3.电源能在其正、负极之间维持一定的电势差，如果电路闭合且安全，电路中电源能在其正、负极之间维持一定的电势差，如果电路闭合且安全，电路中将会存在持续的电流。如果电路断开，即使有电源，电路中也不会有持续的电将会存在持续的电流。如果电路断开，即使有电源，电路中也不会有持续的电流。流。三、电流的微观表达式1.1.建立模型建立模型一一段段粗粗细细均均匀匀的的导导体体长长为为l l，两两端端加加一一定定的的电电压压，自自由由电电荷荷定定向向移移动动的的速速率率为为v v，设设导导体体的的横横截截面面积积为为S S，导导体体每每单单位位体体积积内内的的自自由由电电荷荷数数为为n n，每每个个自自由由电电荷荷量为量为q q。ABAB导体中的自由电荷数导体中的自由电荷数总电荷量总电荷量所有这些电荷通过横截面所需要的时间所有这些电荷通过横截面所需要的时间故导体故导体ABAB中的电流中的电流 由此可见，从微观上看，电流取决于导体中由此可见，从微观上看，电流取决于导体中自由电荷数自由电荷数、每个自由电、每个自由电荷所带的荷所带的电荷量电荷量、定向、定向移动速率移动速率，还与导体的，还与导体的横截面积横截面积有关。有关。2.2.理论推导理论推导既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？电灯立刻就亮了呢？实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置以光速迅速建立了实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置以光速迅速建立了电场。随着电场的建立，电路中各处的自由电子在静电力的作用下几电场。随着电场的建立，电路中各处的自由电子在静电力的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。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。电子定向移动的速率约10-5m/s，电子热运动的平均速率105m/s电场的传播速率3108m/s.注意【例【例2】导体中的电流是5mA，那么在3.2s内有 C的电荷定向移动通过导体的横截面，相当于 个电子通过该截面。【针对训练【针对训练2 2】在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图所示。如果测得2 s内分别有1.01018个正离子和1.01018个负离子通过溶液内部的横截面M，则溶液中电流的方向如何？电流为多大？【答案】由A指向B；0.16A四、课堂练习C1.1.电路中每分钟有电路中每分钟有6106101313个自由电子通过横截面积为个自由电子通过横截面积为1mm1mm2 2的导线，的导线，那么电路中的电流是（那么电路中的电流是（）A A0.016mA0.016mA B B1.6mA1.6mAC C0.16A0.16AD D1.6A1.6A四、课堂练习BC2关于电流，下列说法中正确的是关于电流，下列说法中正确的是()A电流流向总是从高电流流向总是从高电势流向低电势电势流向低电势B导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比体的电阻成反比C单位时间内通过导体截面的电量越多，导体单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流越大中的电流越大D因为电流有方向，所以电流是矢量因为电流有方向，所以电流是矢量四、课堂练习四、课堂练习C3 3某电解池中，若在某电解池中，若在2s2s内有个内有个5.0105.0101515个二价正离子和个二价正离子和1.0101.0101616个一价个一价负离子通过某截面负离子通过某截面M M，其中正离子水平向右移动，那么通过这个截面的电，其中正离子水平向右移动，那么通过这个截面的电流的大小和方向是（）流的大小和方向是（）A A0.8mA0.8mA，水平向左，水平向左B B0.08mA0.08mA，水平向左，水平向左C C1.6mA1.6mA，水平向右，水平向右D D0.16mA0.16mA，水平向右，水平向右课堂小结课堂小结一、一、电源电源二、二、恒定电流恒定电流三、三、电流的微观表达式电流的微观表达式 概念 作用 恒定电场恒定电流 建立模型 理论推导