11.1 电源和电流 课件-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件围绕电源、恒定电场和恒定电流展开，通过“电闪雷鸣瞬间电流与手电筒持续发光对比”的问题导入，结合水流类比电源作用，搭建从瞬时电流到持续电流的学习支架，帮助学生梳理知识脉络。 其亮点在于运用水流类比进行模型建构，通过电流微观表达式推导培养科学推理能力，结合手机电池容量计算等生活实例渗透科学态度与责任。采用判断正误、课堂练习等方式巩固，助力学生形成物理观念，教师使用时结构清晰，实例丰富，提升教学效率。

第1节 电源和电流 人教版(2019)必修第三册 第三章 电路及其应用 1/22 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间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光，这是为什么? 新课导入 1/22 - B A - A + + + + + + + + _ B _ _ _ _ _ _ _ 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。 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。 一、电源 电流的产生 怎么才能让电路中有持续电流呢？ 1/22 电源 A B 连通器 水势A 水势B 抽水机 水流 H 有A、B两个水池，A的液面比B的液面高，用水管H将两个水池连接起来，在重力的作用下，A池中的水会流向B池，H中也会出现水流，当A、B液面相平时，H中的水将不再流动。 如何才能使H中有持续的水流呢？ 1/22 A B 连通器 水势A 水势B 抽水机 水流 正极 负极 (1).电源：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 - - + 电源 电源中电势高的一极是正极，电势低的一极是负极。 1/22 太阳电池 干电池 铅蓄电池 锂电池 电源是如何做到让导线电流持续的呢 ？ 常见电源 1/22 1．（多选）关于电源的作用，下列说法中正确的是（　　） A．电源的作用是保持导体两端的电势差，使电路中有持续的电流 B．电源的作用是将自由电荷从电路一端搬运到另一端 C．电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷 D．电源的作用是使自由电荷运动起来 E. 电源的作用就是将其他形式的能转化为电能 【正确答案】ABE 课堂练习 1/22 导体中自由电荷定向移动的原因 - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P M N E0 F Fn Ft M N E0 E E′ M N E 导线内很快形成沿导线方向的稳定电场 二、恒定电场 1/22 1.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。 2.特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不会随时间变化，基本性质与静电场相同; 二、恒定电场 3.导体内的电场线处处与导线平行, 场强沿切线方向 1/22 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 三、恒定电流 1/22 3.物理意义:表示电流的强弱程度 1.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） 4.单位: 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA） 2.公式： 定义式：适用于任何电荷定向移动形成的电流 电流 1/22 11 （1）电流方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。 在电源外部,电流从正极流向负极；电源的内部,电流从负极流向正极； （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。 （4）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： （3）电流强度虽然有大小和方向，但却是标量。 I 5.说明: 1/22 判断正误 (1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动．( ) (2)电流既有大小，又有方向，是矢量．( ) (3)导体中的电流是正电荷定向移动形成的．( ) (4)电荷移动的方向就是电流的方向．( ) (5)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多．( ) (6)电流I与q成正比，与t成反比．( ) × √ × × × × 1/22 1．一条导线中的电流为50μA，在𝟑.𝟐𝐬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？ (1)；(2)个 2．手电筒中的干电池给小灯泡供电时，在某次接通开关的𝟏𝟎𝐬内通过某一横截面的电荷量为𝟑𝐂，则电流是多少？ 0.3A 教材56页 1/22 课堂练习 [针对训练2] 某电解池中，若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是( ) A．0 B．0.8 A C．1.6 A D．3.2 A D 1/22 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。 拓展：电动汽车中的电池 1/22 3．某手机的说明书标明该手机电池容量为，待机时间为，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，请估算播放视频的电流大约是待机电流的几倍。 表  某手机说明书（节选） (结果均保留两位有效数字) 7.6×10-3A , 31 教材 第56页 1/22 1.求时间t内通过横截面的自由电荷总数 2.求时间t内通过横截面的总电荷量 3.导体AB中的电流 L v A B 一段粗细均匀的导体AB，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，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q，求流过导体的电流？ 拓展学习：电流的微观解释 1/22 【例题】有一条横截面积S=1 mm2的铜导线,通过的电流I=1 A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1,电子的电量e = -1.6×10-19 C,求铜导线中自由电子定向移动的速率。可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。 【解析】设自由电子在导线内定向移动的速率是v。取一段导线（如图），自由电子从它的左端定向移动到右端的时间为t，则这段导线的长度为vt，体积为vtS，质量为ρvtS，则这段导线中的原子数为，则这段导线中的自由电子数也为N， t时间内通过导体横截面的电荷量: 把这个式子代入 ,得 解得 vt v S v 1/22 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？ 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。 电子定向移动的速率约10-4m/s 电子热运动的平均速率105m/s 电场的传播速率3×108m/s 三种不同速率 1/22 【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百分之一运动而形成10mA的电流时，则环中运行的电子数目为（　　） A．5×1012个 B．5×1011个 C．1×1012个 D．1×1014个 【正确答案】A 1/22 电源 和 电流 电源 能把自由电子从正极搬到负极的装置 恒定电场 M N E 微观表达 vt v S v 电流 电荷的定向移动 定义式： 课堂总结 1/22 $