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

第十一章 电路及其应用 11.1 电源和电流 制作人：唐晓兰、曹译元 核心素养 物理观念 了解电流的形成条件、知道电源的作用。 培训将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究生活中的物理问题。 理解电流的定义、定义式，以及电路中电荷的运动特点。 会推导电流的微观表达式，从微观角度人数影响电流大小的因素。 科学思维 科学探究 科学态度与责任 新课导入： 雷鸣电闪时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒的小灯泡却能持续发光，这是为什么？ 新知讲解： 一、电源 H 用导线连接两个分别带正、负电荷的导体，导线中有没有电流通过？为什么？ A + + + + + + + + _ B _ _ _ _ _ _ _ - H A B 产生瞬时电流 1.导体产生电流的条件： (1)导体内有自由电子 (2)导体两端有电势差 新知讲解： 一、电源 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H中存在持续的电流呢？ H A B H + + + + + _ _ _ _ _ _ - - - + P - B A - 2.电源 (1)定义：能把自由电子从正极搬到负极的装置。 新知讲解： 一、电源 2.电源 (2)作用：保持导体两端的电势差（电压），使电路有持续的电流。 搬运电荷的过程就是克服静电力做功，从其他形式的能转化为电能。 A B 水池 抽水机 3.常见的电源 课堂练习： 1.关于电源以下说法正确的是( ) 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. 电源的作用就是将其他形式的能转化为电能 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 B 解析： 在电源内部，将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变，A错误；电源在搬运电荷的过程中，需要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能，B正确；电路是否闭合，C错误；电源是对电路提供能量的装置，D错误。 新知讲解： 二、恒定电流 1.恒定电场 (1)形成：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。 H + + + + + _ _ _ _ _ _ - - - + P - B A - (2)定义：由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。 (3)特点：①恒定电场 ≠ 匀强电场； ②任何位置的电场都不随时间变化； ③导体内恒定电场方向沿导体切线方向； ④任意两位置上场强大小不一定相等。 比值定义式 新知讲解： 二、恒定电流 2.恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。 3.电流 (1)定义：通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值。 （单位时间内通过导体横截面积的电荷量） (2)公式： 电流 金属导体——自由电子 电解液中——正负电子都移动(绝对值之和) 所用时间（ s ） (3)单位：安培 符号：A 1 A = 1 C/s 单位关系：1 A = 103 mA = 106 μA (4)电流是标量；规定正电荷定向移动方向为电流方向。 - - 课堂练习： 2.某电解池中，如果在1s 内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1m2 的某截面，那么通过这个截面的电流是( ) A. 0　 B. 0.8 A　 C. 1.6 A 　 D. 3.2 A D 解析： 由题，1s内通过截面正离子的电量为q1=2n1e ，负离子的电量绝对值为q2=n2e 则电流为 ，代入解得，I=3.2 A，故选D选项。 理论推导： 时间 t 内通过某一横截面的自由电子个数： 总电荷量： 导体的电流： 新知讲解： 三、电流的微观解释 粗细均匀的一段导体，两端加一定的电压，设导体的横截面积为S，单位体积内的自由电子数为n，自由电子沿导体定向移动的速率为v，每个自由电子的电荷量为e。 N = nSvt q = Ne = neSvt 单位体积内的电荷个数 自由电子的电荷量 导体的横截面积 电荷定向移动速度 决定式 新知讲解： 三种速率的比较： 比较项 物理意义 速度/(m·s-1) 自由电子定向移动的平均速率　 金属导体内自由电子的定向移动形成电流，电流与自由电子定向移动的平均速率的关系为 I＝neSv 10－4 电流的传导速率 等于光速。电路接通，导线内以光速c形成恒定电场，各处的自由电子几乎同时开始定向移动形成电流。