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

电源和电流 第十一章　电路及其应用 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,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么? 产生电流的条件 - B A - A + + + + + + + + _ B _ _ _ _ _ _ _ （1）存在自由电荷 金属导体——自由电子 电 解 液——正、负离子 （2）导体两端存在电压 当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流 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R中会产生一个瞬时电流。 A、B之间有电势差 A、B电势差为零 产生持续电流的条件 A B 连通器 水势A 水势B 抽水机 水流 - - P - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ - - 1. 能把电子从A搬运到B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。 这个装置就是电源。A、B就是电源的两个极。 正极 负极 电源相当于抽水机 电源的作用 电源 + - 正极 负极 F - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P - - - 2.电场力做负功，电子的电势能增加，通过电源把其它形式的能转化为电能. 1. 通过非静电力把电子从正极运到负极。 或把正电荷从负极移动到正极。 电源的作用： （1）从物理过程分析：就是通过非静电力把电子从正极搬运到负极，使电源两极间保持一定的电势差。使电路有持续的电流； （2）从能量转化和守恒的角度就是电源把其它形式的能转化为电能。 电源 1.电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 （电源中需要正电荷由负到正，负电荷由正到负，这种情况下要使电势能增加，电场力无法做正功，只能是非电场力做功） 2.描述电源的物理量是电动势。 电动势 1.定义：在电源内部从负极到正极移送正电荷（从正极到负极移送负电荷）非静电力所做的功W与被移送的电荷量q的比值叫做电源的电动势。 2.公式： 3.单位：伏特。 4.标量：只有大小，没有方向，但有正负极。 5.物理意义：描述电源把其他形式的能转化为电势能的本领的物理量。 电源的内阻（r） 1.定义：电源内部的导体所具有的电阻叫做电源内阻。 电源的一些说明 1.电流方向：电源外部由正到负，电源内部由负到正。 2.放电：将电源中的其他能量转化为电能。 充电：将电能转化成其他形式的能量贮存在电源中。 电源的一些说明 3.通常情况下，电动势的大小取决于电池正负极材料及电解液的化学性质，与电池的体积无关。 4.电池的容量：电池放电时能输出总电荷量。单位A·h，mA·h（工作电流·工作时间）。 电源的一些说明 5.对于同种电池来说（如干电池），体积越大，容量越大，内阻越小。 6.在使用一段时间后，电动势稍有减小，通常看做是不变的。但内阻因为物质附着会增大，则电源的输出电压会降低。 导线中的电场 A B E0 M N E0 M N E E E0 E′ M N E0 Fn Ft F 导线中的电场 E0 M N E0 M N E E E0 E′ M N E0 Fn Ft F 小结：导线中的电场由电源电场与导线内的感应电场合成，使垂直于导线方向电场抵消，最终电场的方向与导线方向平行。达到动态平衡。 恒定电场与恒定电流 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。 由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。 由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷频繁地交替进行加速和减速，自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定. 大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。 恒定电场 电场强度不变 自由电荷频繁交替，平均速率不变 串一个电流表,读数不变 恒定电流 由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场. 恒定电场和恒定电流 电流 （1）定义：通过导体某一横截面积的电荷量q 跟通过这些电荷量所用的时间t 的比值叫电流。 （2）定义式： （3）单位：安培，简称 安，符号是A． 常用单位有毫安（mA）、微安（A） 1A＝103mA＝106A 电流 （4）标量：有方向，但不遵循平行四边形定则，遵循代数运算，所以是标量。 （5）方向：正电荷定向移动的方向 负电荷定向移动的反方向 （6）物理意义：表示电流强弱和方向的物理量。 1.金属中电流方向是自由电子移动的反方向。 2.电解池中正负电荷移动方向相反，但产生的电流方向相同，故电