11.1 电源和电流 课件 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

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? 11.1电源与电流 持续电流产生的原因？ 思考 闭合两电路中的开关，甲、乙图电表指针有何变化？变化是否相同，原因是什么？ 指针都会摆动，说明有电流的产生 有短暂的电流，过后电流表指针归于0。 有持续性电流，电流表指针稳定指向某一刻度。 - A + + + + + + + + B _ _ _ _ _ _ _ _ H - - B A 导线H中的自由电子在电场力作用下，电子从低电势点向高电势点运动，形成从高电势到低电势的电流。 等势体 电子到达A端与正电荷中和，B端失电子。A、B和导线三者很快达到静电平衡，成为等势体后，导线H中不会再有电流。 A B 连通器 水势A 水势B 类比水流 水流从高处到低处，直至两边水面齐平 分析 水势A 水势B 水泵 正极 负极 - - - + A + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ 电源 - - + 电源相当于水泵 一、电源 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。 水泵又将位于低处的水往高处送，维持水势差。 常用的电源 太阳电池 干电池 铅蓄电池 锂电池 电源是如何让导线形成稳定电流？ 二、导线中的恒定电场 1.形成：由稳定分布的电荷产生的稳定电场称为恒定电场. 3.特点：任何位置的电场强度都不随时间变化, 其基本性质与静电场相同。 4.电场传播速率（电流传导速率）：指电荷在导线中建立电场的速率，等于光速。 2.方向：沿导线的切线方向。 注：尽管导线中电荷在运动，但流走多少电荷，就会有多少电荷补充，可以看作电荷分布稳定。 导线中恒定电场形成过程 - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P M N E0 F Fn Ft M N E0 E合 E′ M N E合 导线内很快形成沿导线方向的稳定电场 二.恒定电流: 大小、方向都不随时间变化的电流 1.形成原因：在恒定电场的作用下，导体中的自由电荷做定向移动，在运动的过程中与导体内不动的粒子发生碰撞。碰撞阻碍了自由电荷的定向运动，结果导致大量自由电荷定向运动的平均速率保持不变。（课本P54） 2.自由电荷的种类： 有三种微粒可以形成电流：自由电子、正离子、负离子。 金属导体中定向移动的电荷是自由电子; 液体中定向移动的电荷是正离子和负离子; 气体中定向移动的电荷是电子、正离子和负离子。 (2)定义式： (3)单位: 国际单位 安培（A） 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA） 适用于任何电荷定向移动形成的电流 (4)标量：有方向，但是是标量。 3.电流强弱：电流I (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） 金属导体 电解槽（液） 注意： （1）电流方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。 在电源外部,电流从正极流向负极；电源的内部,电流从负极流向正极； （2）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： （3）电流强度虽然有大小和方向，是标量。 I 【例题1】某电解池中，若在2秒的时间内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过截面，那么通过这个截面的平均电流是多少？ 2s通过横截面的电荷量 Q=（2×1.6×10-19×1.0×1019+2.0×1019×1.6×10-19）C=6.4C 由电流的定义：I = q / t= 6.4 / 2s= 3.2A 1.电流的微观解释 情况1：一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，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。 (1)导体中自由电荷总数：N= (2)导体中的总电荷量：Q= (3)所有这些电荷通过导体横截面积所用的时间：t= (4)电流I： B - A vt - - - - - - v 拓展 情况2：一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，导体单位长度的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q，试求I的微观表达式。 (1)导体中自由电荷总数：N= (2)导体中的总电荷量：Q= (3)所有这些电荷通过导体横截面积所用的时间：t= (4)电流I： B - A vt - - - - - - v 电流的微观表达式 若已知自由电荷线密度为n 若已知自由电荷体密度为n 2.电子运动的3种速率比较