11.1 电源和电流 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第十一章 电路及其应用 第1节 电源和电流 A B 如图，将水池A、B用一水管连起来，水管中的水在压力差的作用下定向移动，形成从左向右的水流。 但A、B之间的高度差很快消失，水管中的水随即停止流动。 请思考：怎样才能在水管中有源源不断的水流呢？ 保持水池A、B的水面有一定的高度差. 思考：将两个带正、负电荷的导体用导线连接起来，导线中有没有电流通过？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？ 导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线中只会产生一个瞬时电流. _ - - - - - - - A + + + + + + + + B _ _ _ _ _ _ _ B A 等势体 请思考：怎样才能在导线中有持续的电流呢？ - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ 某装置 - - 能保持导体两端的电势差(电压)，使电路有持续的电流. 电源 A B 连通器 水势A 水势B 抽水机 水流 正极 负极 1.电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置； 2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流。 - - - + A + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ 电源 - - + 相当于抽水机 （其它形式能转化为电能） 一、电源 - - + A + + + + + + + _ _ B _ _ _ _ _ P M N E0 F Fn Ft M N E0 E E0 E′ M N E 假设在电源正、负极之间连一根导线，导线内将形成怎样的电场？ 思考： 导线内很快形成沿导线方向的电场（恒定电场） 恒定电场作用下，自由电荷做定向运动，不断加速，同时，自由电荷与电路中固定的原子等碰撞减速，整体上看，自由电荷定向运动的速率不随时间变化； 由于自由电荷定向移动的速率不变，电流大小也不变，我们把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。 1.定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫做电流。（单位时间内通过导体横截面积的电荷量）。 2.物理意义:表示电流的强弱程度 3.公式式: (比值定义法) 6.电流是标量 5.方向: 正电荷定向移动的方（电子流动的反方向） 4.国际单位: 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA） ＋ ＋ ＋ 二、电流 7、说明 （1）电流方向的规定：规定正电荷定向移动的方向为电流方向. 在电源外部的电路中,电流从电源的正极流向负极；在电源的内部,电流是从电源的负极流向正极；形成闭合回路。 （2）金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反. （3）电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时： 即：公式中的q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。 I 一段粗细均匀的导体长为L，两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q，求导体中的电流大小。 理论推导： 故导体AB中的电流 导体中的自由电荷数 总电荷量 所有这些电荷通过横截面所需要的时间 l S 三、电流的微观表达式 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。 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3×108m/s 三种不同速率 电池放电时能输出的总电荷量叫做电池的容量。通常以安时（A·h）或毫安时（mA·h）作为单位。 电池容量 2023/7/26 12 练习1、关于电源的以下说法，正确的是(　B　) A． 电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差 B． 电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势差 C． 只要电路中有电源，电路中就一定有电流 D． 电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量 练习2、某电解质溶液，如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流是多大？  解析：1s内通过横截面正离子的电荷量为q1=2n1e，负离子的电荷量绝对值为q2=n2e，则电流为 将n1=5×1018个，n2=1×1019个，e=1.6×10-19C 代入解得，I=3.2A。 练习3、(多选)