第一节 电源和电流（课件）-2023-2024学年高二物理同步精品课件及习题精练（含教材习题）（人教版2019必修第三册）

第十一章 电路及其应用 人教版 必修三 第一节 电源和电流 B A - A + + + + + + + + _ B _ _ _ _ _ _ _ 新课导入：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续发光，这是为什么？ B A - 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 A、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B 失去电子，A 得到电子，A、B 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。 一、电源 1.概念：能把电子从正极搬运到负极的装置。 2.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。 - - - + 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 A、B 之间连接一个装置 P，它能在 B 失去电子的过程中，不断地从 A 取走电子，补充给 B，使 A、B 始终带一定数量的正、负电荷。这样，A、B 之间始终存在电势差，导线中就会存在持续的电流。 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 【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 AD - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P - - 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，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。 1.恒定电场：由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场. 二、恒定电流 恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流. 2.电流(I):表示电流的强弱程度. 1)定义:通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值. 2)公式: 3)单位:国际单位 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA） 注：电流是标量 4)方向:正电荷定向移动的方向 二、恒定电流 注意 1. 适用于任何电荷定向移动形成的电流。 2.在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）定向移动的方向相反 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。 三、电流的微观表达式 1. 建立模型 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。 AB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 故导体AB中的电流 由此可见，从微观上看，电流取决于导体中自由电荷数、每个自由电荷所带的电荷量、定向移动速率，还与导体的横截面积有关。 2. 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×