电源和电流课件 2024-2025学年高二物理同步课堂人教版2019必修第三册.pptx

第十一章：电路及其应用高中物理必修第三册新课引入01.高中物理必修第三册 人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识，而且形成了若干重要的电学概念和研究方法，成为电学理论的重要基础。新课引入02.高中物理必修第三册 但是，无论在自然界还是在生产和生活领域，更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。那么，电荷为什么会流动?电荷流动服从什么规律?产生哪些效应?这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢?新课引入03.高中物理必修第三册 电学已经改变了我们的生活方式，并且产生了一个巨大的工程应用领域。塞格雷第十一章：第1节电源和电流高中物理必修第三册制作：陈庆威目录CONTENT高中物理必修第三册电源恒定电流拓展学习巩固提升新课引入00.高中物理选择性必修第一册 电闪雷鸣电闪雷鸣时，强大的电流时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，使天空不时发出耀眼的闪光，但它只能存在于一但它只能存在于一瞬间瞬间，而，而手手电筒电筒中的小灯泡却能中的小灯泡却能持续持续发光发光，这是为什么，这是为什么?电 源第一部分电流的产生01.高中物理必修第三册-BA-A+_B_当导体两端存在电压时，导当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流。发生定向移动，形成电流。自由电子的定向移动使两个自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静带电体成为等势体，达到静电平衡，导线中会产生一个电平衡，导线中会产生一个瞬时电流。瞬时电流。怎么才怎么才能让电能让电路中有路中有持续电持续电流呢流呢？电源02.高中物理必修第三册AB连通器连通器水势水势A水势水势B抽水机抽水机水流水流正极正极负极负极1.1.电源：电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置；能把自由电子从正极搬到负极的装置；2.2.作用作用:保持导体两端的电势差保持导体两端的电势差(电压电压),),使电路有持续的电流。使电路有持续的电流。-+A+_B_P-+电电源源相相当当于于抽抽水水机机常见电源03.高中物理必修第三册电源中电势高的一极是电源中电势高的一极是正极正极，电势低的一极是，电势低的一极是负极负极。太太阳阳电电池池干干电电池池铅铅蓄蓄电电池池锂锂电电池池电源电源是如是如何做何做到让到让导线导线电流电流持续持续的呢的呢？电场的形成04.高中物理必修第三册导体中自由电荷定向移动的原因导体中自由电荷定向移动的原因-+A+_B_PMNE0FFnFtMNE0EE MNE导线内很快形导线内很快形成沿导线方向成沿导线方向的的稳定稳定电场电场恒定电场05.高中物理必修第三册1.1.恒定电场恒定电场：导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷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，电场的分布也稳定充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定恒定电场恒定电场。2.2.特点：特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不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会随时间变化，基本性质与静电场相同;3.3.适用适用情况情况：在静电场中所讲的电势、电势差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及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场。恒定电流第二部分恒定电流的形成01.高中物理必修第三册 由于恒定电场的作用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导体中自由电荷定向运动的速率增加;而在而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此因此自由电荷定向自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化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如果我们在这个电路中串联一个电流表表,电流表的读数保持恒定。电流表的读数保持恒定。恒定电流：恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流大小、方向都不随时间变化的电流 恒定电流02.高中物理必修第三册3.3.公式：公式：2.2.物理意义物理意义:表示电流的强弱程度表示电流的强弱程度1.1.定义定义:通过导体横截面的电荷量通过导体横截面的电荷量q q跟通过这些电荷量所用时间跟通过这些电荷量所用时间t t的比值的比值叫做电流。（单位时间内通过导体横截面积的电荷量）叫做电流。（单位时间内通过导体横截面积的电荷量）4.4.单位单位:国际单位国际单位安培安培(A)1A=1C/s(A)1A=1C/s常用单位：毫安（常用单位：毫安（mAmA）、微安（）、微安（AA）定义式：适用于任何电定义式：适用于任何电荷定向移动形成的电流荷定向移动形成的电流几点说明03.高中物理必修第三册1.1.电流方向：规定电流方向：规定正电荷定向移动的方向正电荷定向移动的方向为电流方向为电流方向。在电源外部在电源外部,电流从正极流向负极；电源的内部电流从正极流向负极；电源的内部,电流从负极流向正极；电流从负极流向正极；2.2.金属导体金属导体中电流的方向与中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反自由电子定向移动的方向相反。3.3.电解液中电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时：负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时：4.4.电流强度虽然有大小和方向，是电流强度虽然有大小和方向，是标量标量。I汽车中的电池04.高中物理必修第三册 电电池池放放电电时时能能输输出出的的总总电电荷荷量量叫叫作作电电池池的的容容量量，通通常常以以 安安时时（AhAh）或或 毫毫安安时时（mAhmAh）作作单单位位。单单体体锂锂离离子子电电池池的的容容量量极极为为有有限，为了满足需要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池组。限，为了满足需要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池组。电流的微观解释第三部分提出问题01.高中物理必修第三册【问题问题】有一条横截面积有一条横截面积S=1 mm2的铜导线的铜导线,通过的电流通过的电流I=1 A,已知铜的已知铜的密度密度=8.9103kg/m3,铜的摩尔质量铜的摩尔质量M=6.410-2 kg/mol,阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数NA=6.021023 mol-1,电子的电量电子的电量e=-1.610-19 C,求铜导线中自由电子定向移求铜导线中自由电子定向移动的速率。可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。动的速率。可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。模型建构02.高中物理必修第三册 一一段段粗粗细细均均匀匀的的导导体体长长为为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，设设导导体体的的横横截截面面积积为为S，导导体体每每单单位位体体积积内内的的自由电荷数为自由电荷数为n，每个自由电荷量为，每个自由电荷量为q。理论推导：理论推导：故导体故导体AB中的电流中的电流导体中的自由导体中的自由电荷数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lS S问题解读03.高中物理必修第三册【解析】【解析】设自由电子在导线内定向移动的速率是设自由电子在导线内定向移动的速率是v。取一段导线（如图），。取一段导线（如图），自由电子从它的左端定向移动到右端的时间为自由电子从它的左端定向移动到右端的时间为t，则这段导线的长度为，则这段导线的长度为vt，体积为体积为vtS，质量为，质量为vtS，则这段导线中的原子数为，则这段导线中的原子数为则这段导线中的自由则这段导线中的自由电子数电子数也为也为n，t时间内通过导体横截面的时间内通过导体横截面的电荷量电荷量:把这个式子代入把这个式子代入 ,得得解得解得vtvSv三种不同的速率04.高中物理必修第三册思考：思考：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，电实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置以路中的各个位置以光速光速迅速建立了迅速建立了电场。随着电场的建立，电路中各电场。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。也就几乎同时形成了电流。电子电子定向移动定向移动的速率约的速率约10-5m/s电子电子热运动热运动的平均速率的平均速率105m/s 电场电场的传播速率的传播速率3108m/s总结提升第五部分课堂小结高中物理必修第三册电源和电流电源电源能把自由电子从正能把自由电子从正极搬到负极的装置极搬到负极的装置恒定恒定电场电场MNE微观微观表达表达vtvSv电流电流电荷的定向移动电荷的定向移动定义式：定义式：例题1例题精选01.【参考答案】【参考答案】C C高中物理必修第三册某手机的说明书标明该手机电池容量为4000mAh，待机时间为22天。说明书还标明用该手机持续播放视频的持续时间为17小时，则播放视频时产生的电流约为（）A4mAB182mA C235mAD3mA解析例题解析02.高中物理必修第三册例题2例题精选03.【参考答案】【参考答案】B B高中物理必修第三册解析例题解析04.高中物理必修第三册例题3例题精选05.【参考答案】【参考答案】A A高中物理必修第三册解析例题解析06.高中物理必修第三册例题4例题精选07.【参考答案】【参考答案】C C高中物理必修第三册解析例题解析08.高中物理必修第三册