11.1 电源和电流课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

11.1 电源和电流 静电平衡 电源 电流的微观解释 恒定电流 目录 CONTENTS 1 3 2 思考：为什么闪电很短暂，电灯却能持续发光？ 导体两端存在电势差 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，导线中会产生一个瞬时电流。 - A + + + + + + + + _ B _ _ _ _ _ _ _ H A B H 导体中产生电流的条件 - - - A + + + + + + B _ _ _ _ _ _ H P - - 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 水池 抽水机 一 电源 练一练： 例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 分析：　电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差，这需要电源不断地将负电荷向负极聚集，将正电荷向正极聚集，外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动，在电源内部，需要将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变，故A错．从能量角度来看，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对．电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，故C错．电源是对电路提供能量的装置，故D错． 二 恒定电流 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 - - - A + + + + + + B _ _ _ _ _ _ H P - - 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： 恒定电场 恒定电流 电场强度不变 由于阻力自由电子定向运动的平均速率不变 串一个电流表，读数不会变 二 恒定电流 电流是标量。它的运算不遵循平行四边形定则。 1.定义：大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。 2.电流（I）：表示电流的强弱程度。 如果I表示电流，q表示在t时间内通过导体横截面的电荷量，则 3. 单位：国际单位 安培（A） 1A=1C/s 常用单位 毫安（mA）、微安（μA） 4.方向：正电荷定向移动的方向 练一练： 例2：关于电流的概念，下列说法中正确的有(　　) A．导体中有电荷运动就形成电流 B．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动的方向 C．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位 D．对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零 分析：　导体中有大量的自由电子，总在不停地做无规则运动，没有定向运动，在一段时间t内，通过导体某一截面的电荷是双向的，其数值又是相等的，电流为零，故A错．电流是一个标量，因为其运算不符合矢量运算法则．为了便于研究电流，人们规定正电荷定向运动的方向为电流的方向，以区别于负电荷的定向运动，故B错．在国际单位制中．共有七个基本量，电流是其中之一，故C正确．对于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，自由电子不能定向运动，故电流为零，D正确 CD 练一练： 变式2.关于电流的方向，下列叙述中正确的是（ ） A．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向 B．在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定 C．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向 D．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同 C 三 电流的微观解释 练一练： 例3：有一横截面为的铜导线，通过的电流为，已知铜的密度为，铜的摩尔质量为，阿伏加得罗常数，电子电量为。在这个问题中可认为每个铜原子贡献一个电子，求铜导线中自由电子定向移动速率。 体积 质量 问题： 如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？ 电子定向移动的速率约： 电子热运动的平均速率： 电场的传播速率： 练一练： 1：一条导线中的电流为 50 μA，在 3.2 s 内 通过这条导线某一横截面的电荷量是多少库 仑？有多少个电子通过该横截面？ 练一练： 2：手电筒中的干电池给小灯泡供电时，在 某次接通开关的 10 s 内通过某一横截面的电荷 量为 3 C，则电流是多少？ 练一练： 3：某手机的说明书标明该手机电池容量为 4 000 mA ·h，待机时间为 22 d，请估算该手机 的待机电流有多大。说明书还标明，用该手机 播放视频的时间是 17 h，请估算播放视频的电 流大约是待机电流的几倍。 手机类型 智能手机、4G 手机 屏幕分辨率 1 920×1 080 像素（ FHD ） 电池容量 4 000 mA ·h 电池类型 不可拆卸式电池 待机时间 22 d 小结： 1、电源是能把自由电子从正极搬到负极的装置。其作用是保持导体两端的电势差(电压)，使电路有持续的电流。 2、导体中的自由电荷会定向移动，是因为导线内具有沿导线方向的恒定电场。 3、电源的内部，电流从负极流向正极。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。电流强度有大小和方向，是标量。 4、电流的定义式： 5、电流的微观表达式：I=nqsv ，其中，n表示导体每单位体积内的自由电荷数。 感谢倾听 $$