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

【学习目标】 11.1　电源和电流 1.了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场. 2.理解电流的定义，知道电流的单位和方向. 3.会推导电流的微观表达式，了解表达式中各量的意义. 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? 一、电流的形成 1、电流： 　电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流． 电荷的定向移动形成电流． - B A - A + + + + + + + + _ B _ _ _ _ _ _ _ 等势体 导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，导线中会产生一个瞬时电流 2、形成电流的条件： （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． A B 水池 抽水机 大家有什么办法能使水管中始终有水流？ 怎么才能让电路中产生持续的电流呢？ - A + + + + + + + + _ B _ _ _ _ _ _ _ 二、电源 1.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 _ _ _ _ _ P - - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P 假设在电源正、负极之间连一根导线 M N E0 F Fn Ft 三、恒定电场 M N E0 E0 E′ M N E 导线内很快形成沿导线方向的电场 导体内的电场线保持和导线平行 由稳定分布的电荷产生的稳定的电场称为恒定电场. 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。 恒定电场 电场强度不变 自由电子定向运动的平均速率也不变（碰撞） 串一个电流表,读数不会变 恒定电流 四、恒定电流 电流是标量．它的运算不遵循平行四边形定则． 1、概念： 大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流. 2、电流强度(I):表示电流的强弱程度. 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的比值叫做电流 . 定义式:I= q / t 单位:国际单位 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA） 方向:正电荷定向移动的方向 (与负电荷定向移动方向相反） （1）适用于任何电荷的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）的定向移动方向相反。 （3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反．导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。 注意： 例3　如图所示，电解槽内有一价的电解溶液，t时间内通过溶液内横截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷的电荷量为e，以下说法正确的是 A.正离子定向移动形成电流，方向从A到B，负 离子定向移动形成电流，方向从B到A B.溶液内正、负离子沿相反方向运动，电流相 互抵消 √ 五、决定电流大小的微观量 加有电压的一段粗细均匀的导体AD，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，每个电荷的电荷量为q，电荷的定向移动速率为v，求导体中的电流大小？ 导体AD内的自由电荷总数N=nlS 电流的微观决定式 区别三种速率 自由电荷定向移动速率 自由电荷定向移动形成电流，其中自由电荷定向移动速率的数量级一般为10－4 m/s 电子热运动速率 导体内的自由电子在永不停息地做无规则的热运动，由于热运动，自由电子向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动速率的数量级为105 m/s 电场传播速率(或电流传导速率) 等于光速.闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c的速度建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向运动，整个电路也就几乎同时形成了电流 六、电池的容量 1.定义：电池放电时输出的总电荷量； 2.单位：“安时”(A·h)或“毫安时”(mA·h). C.溶液内电流方向从A到B，电流I＝ D.溶液内电流方向从A到B，电流I＝ 总电荷量Q＝Nq＝nlSq 此导体中的电流I＝＝＝nqSv. $$