【課件】人教版（2019）高中物理必修第三冊(cè)：電源和電流 課件

電源和電流生活中的“電現(xiàn)象”雷鳴電閃時(shí)，強(qiáng)大的電流在天空發(fā)出耀眼的光，持續(xù)極短的時(shí)間，都市中的霓虹燈，持續(xù)發(fā)光．1、電流的形成一般的導(dǎo)體內(nèi)部，電荷做無(wú)規(guī)則的自由運(yùn)動(dòng)若使導(dǎo)體處于電場(chǎng)內(nèi)，電荷會(huì)在電場(chǎng)的作用下做定向移動(dòng)，形成電流。E1、電流的形成電荷的定向移動(dòng)形成了電流思考：用導(dǎo)線連接兩個(gè)分別帶等量正負(fù)電荷的導(dǎo)體，導(dǎo)體中有沒有電流？如有，能否持續(xù)？+++A++++__B___+___---+ABA得到電子，B失去電子，周圍電場(chǎng)迅速減弱.自由電子的定向移動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線中產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電流。1、電流的形成要點(diǎn)1、導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)形成電流要點(diǎn)2、導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體,達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電流要點(diǎn)3、導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件:①存在自由電荷；（金屬導(dǎo)體中為自由電子、電解液當(dāng)中為正負(fù)離子。）②導(dǎo)體兩端存在電勢(shì)差思考：如何產(chǎn)生持續(xù)的電流？類比探究如圖，若在水池A、B之間用一個(gè)細(xì)管連起來(lái)，則水在重力的作用下從水池A到水池B做定向移動(dòng)，A、B之間的高度差很快消失，水管中只可能有一個(gè)瞬間的水流.AB水池抽水機(jī)措施：可將B中的水用抽水機(jī)抽到A中，保持水池A、B的水面有一定的高度差。怎樣才能使水管中有源源不斷的水流呢？如果在A、B之間接上一個(gè)裝置P，它能把經(jīng)過導(dǎo)線R流到A的電子取走，補(bǔ)充給B，使A、B始終保持一定數(shù)量的正、負(fù)電荷，則導(dǎo)體兩端始終具有電勢(shì)差，電路能產(chǎn)生持續(xù)的電流。---+A+++++++___B_____P--R思考：如何產(chǎn)生持續(xù)的電流？2、電源P--+++A+++++___B_____---搬運(yùn)電荷1、定義：能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置.2、作用：保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差(電壓),使電路有持續(xù)的電流.問題：電源P把電子從A搬運(yùn)到B的過程中,電子的電勢(shì)能如何變化？從能量的角度看發(fā)揮了怎么樣的作用？答：電子的電勢(shì)能增大，從能量角度看，電源是通過非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置。---A++++++B______HP----+A+++++++___B_____PMNE0FFnFtMNE0E0E′

MNE導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的電場(chǎng)導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行-擴(kuò)展：導(dǎo)線中的電場(chǎng)

導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來(lái)補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也穩(wěn)定。-----恒定電場(chǎng)（動(dòng)態(tài)平衡）

由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng)P--+++A+++++___B_____---搬運(yùn)電荷3、恒定電流由于恒定電場(chǎng)的作用,導(dǎo)體中自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速率增加;而在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子碰撞從而減速,因此自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化.如果我們?cè)谶@個(gè)電路中串聯(lián)一個(gè)電流表,電流表的讀數(shù)保持恒定.大小方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流恒定電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度大小不變自由電子在各個(gè)位置的定向運(yùn)動(dòng)速率也不變串一個(gè)電流表,讀數(shù)不會(huì)變(恒定電流)恒定電流3、恒定電流（1）定義：大小方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流（2）用電流(I)，表示電流的強(qiáng)弱程度。定義:通過導(dǎo)體橫截面的電量q跟通過這些電量所用時(shí)間t的比值叫做電流.（3）公式：I=q/t（4）單位：國(guó)際單位：安培(A)1A=1C/s；常用單位：毫安(mA)、微安(μA)電流是標(biāo)量，方向規(guī)定為正電荷的定向移動(dòng)方向。1、在金屬導(dǎo)體中，若10s內(nèi)通過橫截面的電量為10C，則導(dǎo)體中的電流為________A；

對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1時(shí)間t橫截面通過的電量q2、某電解槽橫截面積為0.5m2，若10s內(nèi)沿相反方向通過橫截面的正負(fù)離子的電量均為10C，則電解液中的電流為_______A．正離子電荷量是多少？負(fù)離子電荷量是多少？總電荷量是多少？2對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練（1）適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流。（5）注意I（2）在電解液中，電流方向與正離子定向移動(dòng)方向相同，與負(fù)離子走向移動(dòng)方向相反．導(dǎo)電時(shí)，是正負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流，電量q表示通過截面的正、負(fù)離子電量絕對(duì)值之和。3、某電解質(zhì)溶液，如果在1s內(nèi)共有5.0×1018個(gè)二價(jià)正離子和1.0×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過某橫截面，那么通過電解質(zhì)溶液的電流強(qiáng)度是多大？解析：設(shè)在t=1s內(nèi)，通過某橫截面的二價(jià)正離子數(shù)為n1，一價(jià)負(fù)離子數(shù)為n2，元電荷的電荷量為e，則t時(shí)間內(nèi)通過該橫截面的電荷量為q=（2n1+n2）e電流強(qiáng)度為I=q/t=1.6×10-19×2×1019A=3.2A易錯(cuò)訓(xùn)練電流的微觀表達(dá)式

推導(dǎo)：一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長(zhǎng)為l,兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷量為q。-------ADι總電量電荷總數(shù)nqsvnlsql/vNqtQI====l/v已知：n為單位體積內(nèi)的自由電荷的個(gè)數(shù)，S為導(dǎo)線的橫截面積，v為自由電荷的定向移動(dòng)速率在時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體某截面的電量為:所形成的電流為:Q=(VtS)nqI=Q/t=nqSV證明：1、一截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線,通過的電流I=1A,已知銅的密度ρ=8.9×103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1,電子的電量e=-1.6×10-19C,求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率.可認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子.vvvvv對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練擴(kuò)展：三種速率1.電子定向移動(dòng)的速率約10-5m/s2.電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率105m/s3.電場(chǎng)的傳播速率3×108m/s.電子定向移動(dòng)速率，其大小與電流有關(guān)電子熱運(yùn)動(dòng)速率，任何微觀粒子都做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，其速度與溫度有關(guān)電流傳導(dǎo)速率等于光速，電路一接通，導(dǎo)體中的電子立即受到電場(chǎng)力作用而定向移動(dòng)形成電流。（對(duì)整體而言）問題探究：既然電子的定向運(yùn)動(dòng)速率很小，為什么閉合開關(guān)時(shí)電路中的電燈立刻就亮了呢？閉合開關(guān)的瞬間，電路中的各個(gè)位置迅速建立了恒定電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開始定向移動(dòng)，整個(gè)電路也就幾乎同時(shí)產(chǎn)生了電流。

電路接通時(shí)電燈中的電流并不是電源中的自由電子跑過去了，而是燈絲自己的自由電子定向移動(dòng)產(chǎn)生的。1、形成電流的條件（1）存在自由電荷（2）導(dǎo)體兩端存在電壓2、電源的作用：提供持續(xù)的電壓3、恒定電流:大小方向都不隨時(shí)間變化的電流.4、電流:表示電流的強(qiáng)弱程度的物理量.

定義式I=q/t；金屬導(dǎo)體中電流的決定式I=nqsv要點(diǎn)小結(jié):1、關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是（）A．金屬導(dǎo)體中電流方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向B．在電解質(zhì)溶液中有自由移動(dòng)的正離子和負(fù)離子，電流方向不能確定C．不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向D．電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相同C典例分析2、在稀CuSO4溶液中插入兩碳棒極板，在兩極板上加一定的電壓，在10s內(nèi)有5×1018個(gè)Cu離子通過某截面，則碳棒中的電流強(qiáng)度為多大？典例分析3、有一橫截面為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流為I，設(shè)單位體積的導(dǎo)線有n個(gè)自由電子，電子電量為e，電子的定向移動(dòng)速度為v，在t時(shí)間內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)目N可表示為（）A．nvSt

B．nvtC．It/e