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 必修第三册：第十一章 电路及其应用 任务一：认识电源 M K3 K2 K1 C E 任务一：认识电源 思考：你能解释其中只能产生短暂电流的原因吗？ A + + + + + + + + B _ _ _ _ _ _ _ _ 任务一：认识电源 水流 A B 连通器 水势B 水势A - A + + + + + + + + B _ _ _ _ _ _ _ _ - - - B A - 等势体 短暂电流 等势水 类 比 电势A 电势B 任务一：认识电源 类 比 抽水机 持续水流 A B 连通器 水势A 水势B - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ - - 持续电流 电 源 任务一：认识电源 太阳电池 干电池 铅蓄电池 锂电池 常 见 电 源 任务二：了解恒定电场 恒定电场：由稳定分布的电荷产生的稳定的电场 _ _ _ 动态平衡 _ _ _ _ - - + A + + + + B _ _ _ _ _ P + + + + 任务三：理解电流的定义 大量的电子在沿着导线方向运动过程中： 加速→减速→加速→减速→ …… 运动的平均速率不变 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流 思考：在恒定电场中，电子做什么运动？ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 任务三：理解电流的定义 选位置 取时间 计数量 思考：如何测定车流量？ 任务三：理解电流的定义 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 电流的定义式： 选位置 取时间 计数量 比值定义法 任务三：理解电流的定义 情景：如图所示，电解池内有一价的电解液，t 时间内通过溶液内面积为 S 的截面的正离子数是 n1，负离子数是 n2，设元电荷为 e。 A B 问题1：在电解池中有电流吗？ 问题2：如果只考虑正电荷移动，电流多大？方向如何？ 问题3：如果只考虑负电荷移动，电流多大？方向如何？ 问题4：总电流多大？电流合成的方法是怎样的？ 问题5：你得出怎样结论？ 程序 程 序 等 效 法 任务四：理解电流的微观模型 思考：你觉得电子定向移动的平均速率有多大呢？为什么有这样的感觉呢？ 任务四：理解电流的微观模型 思考：电流大小跟电荷定向移动的平均速率有怎样的定量关系？ 一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，自由电荷定向移动的平均速率为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，每个自由电子电荷量量为e。 B - A - - - - - - v 电流的微观决定式： 任务四：理解电流的微观模型 【例题】有一条横截面积S=1 mm2的铜导线,通过的电流I=1 A,若认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子，则单位体积的铜导线中有n=8.4×1028个自由电子,电子的电量e=-1.6×10-19 C，估算下铜导线中自由电子定向移动的速率。 B - A vt - - - - - - v 电流的微观决定式： 实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置以光速迅速建立了电场。随着电场的建立，电路中各处的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动，整个电路也就几乎同时形成了电流。 电子定向移动的平均速率约10-5m/s 电场的传播速率3×108m/s 五、三种速率 任务四：理解电流的微观模型 思考：既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？ 任务四：理解电流的微观模型 思考：开关闭合之前，自由电子是否静止不动？开关闭合后，自由电子是否都整齐划一，向着同一个目标前进？ 1.如图所示，在水平放置的金属导体中，10s内有20C的负电荷向右通过导体某一横截面。关于导体内电流的大小和方向，以下判断正确的是（　　） A．0.5A 向右 B．0.5A 向左 C．2.0A 向右 D．2.0A 向左 典例分 【正确答案】D 随堂练习 2.某电解池中，若在2s内各有1.0×1019个一价正离子和2.0×1019个二价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是（　　） A．0.8A B．3.2A C．2.4A D．4.0A 【正确答案】D 随堂练习 3.北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道。当环中电子以光速的 流动而形成10mA的电流时，环中运行的电子数目的数量级为（已知光速c = 3×108m/s，电子电荷量e=1.6×10- 19C）（ ） A．102 B．104 C．1010 D．1011 【正确答案】D 随堂练习 【正确答案】D 【解析】 电子运动一周的时间为t = = s = 8 × 10 - 6s 由电流的定义式I = 可得电量为q = It = 0.01 × 8 × 10 - 8C 在整个环中运行的电子数目为n = = = 5 × 1011 $$