11.1 电源和电流（培优教学课件）物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“电源和电流”核心内容，涵盖电源作用、恒定电流形成条件与定义、电流微观表达式等知识点。通过电闪雷鸣瞬时电流与探照灯持续发光的对比提问导入，引导学生从现象探究持续电流的形成，搭建“问题—分析—结论”的认知支架。 其亮点在于紧扣新课标核心素养，物理观念上明确电源维持电势差的作用及恒定电流定义，科学思维通过推导电流微观表达式建立宏观与微观关联，科学态度融入安全用电意识。典例分析与分层练习结合，助力学生深化理解，教师可直接用于课堂教学，提升效率。

1. 电源和电流 第十一章 电路及其应用 人教版必修第三册 导入新课 电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，但它只能存在于一瞬，而探照灯却能持续发光，这是为什么？ 物理观念 了解电源作用，理解恒定电流的形成条件与定义。 科学思维 推导电流微观表达式，建立宏观与微观的关联思维。 科学态度 与责任 认识电路基础原理，树立安全用电的意识。 学习目标 重点 恒定电流概念、电流定义式及微观表达式。 难点 电流微观表达式的推导及物理意义理解。 重点难点 1. 电源 2. 恒定电流 3. 电流的微观解释 4. 电池的容量 5. 课堂总结 6. 练习与应用 第1节 电源和电流 学习内容 一、电源 第1节 电源和电流 1、电流的产生 如图，电荷周围会有电场，思考若用导线将两电荷连接起来，导线中的电荷将如何移动，导线中有无电流？ 上述过程，A、B的电荷量如何变化，A、B间的电势差如何变化，电子会一直运动吗？能否形成持续的电流？ - A + + + + + + + + B _ _ _ _ _ _ _ - B A R R 导线中产生的电流是瞬时电流，如何使导线中有持续电流呢？ 水流 水势A 水势B 瞬时的水流 P B A — — _ _ _ _ _ _ _ — — — + + + + + + + 如何使水持续流动，使导线中有持续电流呢？需要一个什么装置？ 能源源不断的把电子从A搬运到B，从而能保持导体两端的电势差(电压),从而使得电路中有持续的电流的装置 2、电源 1.电源:在内部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。（其它形式的能转化为电能） （1）存在自由电荷（自由电子、正、负离子） （2）导体两端存在电压（电势差） 　　 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。 3、形成电流的条件： 2、电源 电源中电势高的一极是正极，电势低的一极是负极。 太阳电池 干电池 铅蓄电池 锂电池 3、常见电源 例1 :以下关于电源的说法，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. 电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势差 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 4、典例分析 [解析]选B。电源的作用是维持正、负极之间有稳定的电势差，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，需要将电子由正极不断地搬运到负极，故 错误， 正确；电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故 错误；电源是对电路提供能量的装置，故 错误。 4、典例分析 二、恒定电流 第1节 电源和电流 1、导线中的电场 假设在电源正、负极之间连一根导线，导线中的电场如何变化，最终又会达到哪个状态？ M N E0 F Fn Ft 问题：当导体两端有恒定的电势差，导体内建立了何种电场? M N E0 E0 E′ M N E 导体内的电场线保持和导线平行 导线内的电场最终由电源和导体中积累的电荷共同形成沿导线方向的电场。 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。 恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流 2、恒定电场 1.恒定电流概念：大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。 2.电流(I) (1)物理意义:表示电荷流动的强弱程度。 (4)单位: (3)公式: (2)定义:通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫做电流。（单位时间内通过导体横截面积的电荷量） (比值定义式) 国际单位 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA） (5)方向: (6)电流是标量 正电荷定向移动的方向（电子流动的反方向） ＋ ＋ ＋ 毫安(mA) 1A=1000mA 微安(μA) 1mA=1000 μA 3、恒定电流 （1）电流方向的规定：规定正电荷定向移动的方向为电流方向. 在电源外部的电路中,电流从电源的正极流向负极；在电源的内部,电流是从电源的负极流向正极；形成闭合回路。 （2）金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反. （3）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，此时： （4）电流强度虽然有大小和方向，但不是矢量，而是一个标量. 即：公式中的q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。 3、恒定电流 例2 ：关于电流，下列说法正确的是( ) A. 通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 B. 单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大 C. 在电解液中，由于正、负离子的电荷量相等，定向移动的方向相反，故无电流 D. 因为电流有方向，所以电流是矢量 4、典例分析 [解析]选B。据 可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，并非通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大，故 错误， 正确；电解液中，正、负离子定向移动都能形成电流，而且形成电流的方向都相同，不能抵消，故 错误；电流虽然有大小和方向，但其不遵循平行四边形定则，则电流是标量，故 错误。 4、典例分析 例3： （多选）如图所示，电解池内有含有一价离子的电解液， 时间内通过溶液内截面 的正离子数是 ，负离子数是 。设元电荷为 ，以下解释正确的是( ) A. 正离子和负离子定向移动形成的电流方向都是从 B. 电解液内正、负离子向相反方向移动，电流抵消 C. 电流 D. 电流 4、典例分析 [解析]选AD。因为正离子定向移动的方向和负离子定向移动的反方向是电流的方向，故电流方向都是从 ，故 正确， 错误；由 得， ，故 错误， 正确。 4、典例分析 三、电流的微观解释 第1节 电源和电流 一段粗细均匀的导体长为l，两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为v，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，每个自由电荷量为q。 理论推导： 故导体AB中的电流 导体中的自由电荷数 总电荷量 所有这些电荷通过横截面所需要的时间 l S 1、电流的微观解释 与 的区别 是电流的决定式，即电流的大小由 、 、 、 共同决定，其中 是单个自由电荷的电荷量；而 是电流的定义式，其中 是通过导体横截面的电荷量（不是通过单位横截面积的电荷量）。 三种速率的比较 （1）电子定向移动平均速率：电子在金属导体中的定向移动平均速率，也就是公式 中的 ，大小约为 。 （2）电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为 。闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。 （3）电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，约为 。由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流。 2、电流的微观表达与定义式的区别 例4：有一横截面积为 的铜导线，流经其中的电流为 ，此时导线中自由电子定向移动的平均速率为 。设导线在单位体积内的自由电子数为 ，电子的电荷量为 ，则在 时间内( ) 通过导线横截面的电荷量为 B. 通过导线横截面的电荷量为 C. 通过导线横截面的自由电子数为 D. 通过导线横截面的自由电子数为 3、典例分析 [解析]选 。根据电流的定义式 可得，在 时间内过导线横截面的电荷量为 ， 、 错误；在 时间内过导线横截面自由电子数为 ， 正确， 错误。 3、典例分析 四、电池的容量 第1节 电源和电流 1、电池的容量 电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量，通常以"安时"（A·h）或"毫安时"（mA·h）作单位。单体锂离子电池的容量极为有限，为了满足需要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池组。 五、课堂总结 第1节 电源和电流 电源和电流 电源 恒定电流 概念、作用 恒定电场与电流 定义 方向 微观表达式 五、课堂总结 六、练习与应用 第1节 电源和电流 六、练习与应用 1. 关于电流，以下说法正确的是( ) A. 在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流 B. 电流的方向就是电荷定向移动的方向 C. 电流总是从电势高的一端流向电势低的一端 D. 导体两端没有电压就不能形成电流 六、练习与应用 [解析]选 。自由电荷的定向移动形成电流，无规则运动不能形成电流， 错误；正电荷定向移动的方向是电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流方向相反， 错误；在外电路中电流是从电势高的一端流向电势低的一端，在电源的内部，电流从负极流向正极即从电势低处流向电势高处， 错误；电压是形成电流的原因，导体两端没有电压就不能形成电流， 正确。 六、练习与应用 2. （多选）一段粗细均匀的导体的横截面积为 ，流过其中的电流恒为 ，导体每单位体积内的自由电子数为 ，每个自由电子所带的电荷量为 ，自由电子沿着导体定向移动的平均速率为 。在 时间内，通过导体横截面的自由电子数为( ) A. B. C. D. 六、练习与应用 [解析]选 。 时间内，电子定向移动的距离 ，通过导体横截面的自由电子数 ，解得 ， 正确， 错误；根据 ，解得 ， 错误， 正确。 3. 某根导线的横截面积为 ，通过的电流为 。已知该导线材料密度为 ，摩尔质量为 ，电子电荷量为 ，阿伏加德罗常数为 ，设每个原子只提供一个自由电子，则该导线中自由电子定向移动的速率为( A ) A. B. C. D. 六、练习与应用 六、练习与应用 [解析]选 。设自由电子定向移动的速率为 ，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为 ，对导体研究，每个原子可提供一个自由电子，则原子数目与自由电子的总数相等，为 ， 时间内通过导体横截面的电荷量为 ，电流为 ，得 ，故 正确。 感谢观看 Thank you for listening Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $