2.1-2.2 电源和电流 电动势-2021-2022学年高二物理同步备课课件名课堂优选（人教版选修3-1）

第二章 恒定电流 2.1 电源与电流 2.2 电动势 一 电源 三 电动势 二 恒定电流 一、电源 （1）电源可使导线中的自由电荷在静电力作用下发生定向移动形成电流； （2）电源能“搬运”电荷，保持导线两端的电势差，从而使电路中保持持续的电流。 定义：电源是通过内部非静电力做功把其他形式转化为电势能得装置。 电源的作用： ①提供稳定的电势差； ②把其他形式的能转变为电能得装置。 内阻：电源内部也是由导体组成的，也有电阻，叫作电源的内阻，它是电源的另一个重要参数。 一、电源 描述电源的物理量：电动势 电动势 定义 电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。（电动势在数值上等于电源未接入电路时两极的电势差） 表达式 E= 物理意义 反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量，由电源的性质本身决定。 说明 电动势是描述电源本身性质的物理量，并非电势差 二、恒定电流 （1）电流方向：规定为正电荷定向移动的方向 （2）电流的大小 ①公式：I= ②微观表达式：I=nqSv ③电流的单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。 1A=103mA=106μA 微观表达式：对于导体有I=nqvS，其中n为单位体积内的自由电子个数，S为导体的横截面积，q为自由电荷的电荷量，v为自由电荷的定向移动速率。 注：此公式适用于金属导体。 导体中有电流时的三种速率 （1）电场传播速率（或电流传导速率）：它等于光速，电路一旦接通，电源就以光速在电路中各处建立了电场，整个电路上的电子几乎同时受到电场力的作用而做定向移动。 （2）无规则热运动速率，常温下电子热运动速率的数量级约为105m/s。 （3）自由电荷定向移动速率：它与导体中的电流，横截面积大小以及自由电荷的密度有关。电路中电子定向移动速率的数量级约为10-4m/s——10-5m/s。 电流微观表达式推导过程 根据电流的定义：单位时间通过横截面积的电荷量。即I=Q/t 取单位时间为研究过程 通过横截面积的带电粒子所占的体积为vS 这个体积内所包含的带电粒子数为nvS 这些粒子所带的总电荷量nqvS 因此，在研究的单位时间内容，通过横截面积的电荷量为I=Q/t=nqvS/1，即I=nqSv。 重点 由电源，开关，可变电阻器构成的电路模型。在闭合电路中，电动势势维持电流流动的电学量，电动势的方向规定为电源内部，从电源的负极指向电源的这正极，电动势等于路端电压与电压之和，用公式表示即。 E=U路+U内=IR+Ir 式中，U路表示路端电压（即电源加在外电路端的电压）；U内表示电压（即电池因内阻自行消耗的电压）；I表示闭合电路的电流；R表示外电路总电阻（简称外阻）；r表示电源的内阻。 对于确定的电源来说，电动势E和内阻r都是一定的。若闭合电路中外电阻R增大，电流I偏会减小，内电压U内减小，故路端电压U路增大。若闭合电路中外电阻R减小，电流I便会增大，内电压U内增大，故路端电压U路减小，当外电路断开，外电阻R无限大，电流I便会为零，内电压U内也变为零，此时路端电压就等于电源的电动势。 知识精讲 由电池，开关，灯泡组层的电路模型，当开关闭合时，电路形成通路，电池的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电场内的电子便会定向移动，这就形成了电流。 思维升华 电压的区别 也就是与电势差的区别 电压与电势差是一样的概念 电压与电动势是两个不同的物理量，电动势是表明电源的一种特性的物理量，而电压表明的是电场中两点间电势的差值。但它们的单位都是伏特（V），而且断路时的路端电压等于电源电动势。 电动势与电势差（电压）是容易混淆的两个概念。电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功与电荷量的比值；而电势差则表示静电力把单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功与电荷量的比值。它们是完全不同的两个概念。 虽然电动势与电势差（电压）有区别，但电动势和电势差一样都是标量。对于给定的电源来说，不管外电阻是多少，电源的电动势总是不变的，而电源的路端电压则是随着外电阻的变化而变化的，它是表征外电路性质的物理量。 电动势和电压虽然具有相同的单位，但它们是本质不同的两个物理量。 （1）它们描述的对象不同：电动势是电源具有的，是描述电源将其他形式的能量转化为电能本领的物理量，电压是反映电场力做功本领的物理量 。 （2）物理意义不同：电动势在数值上等于将单位电量正电荷从电源负极移到正极的过程中，其他形式的能量转化成的电能的多少；而电压在数值上等于移动单位电量正电荷时电场力作的功，就是将电能转化成的其他形式能量的多少。它们都反映了能量的转化，但转化的过程是不一样的 。 （3）二者做功的力不同：电压是电场中两点间的电势差值,电场力在电场中