電源和電流 課件 -2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

電閃雷鳴時(shí)，強(qiáng)大的電流使天空不時(shí)發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是為什么?11.1電源與電流持續(xù)電流產(chǎn)生的原因？思考

閉合兩電路中的開關(guān)，甲、乙圖電表指針有何變化？變化是否相同，原因是什么？指針都會(huì)擺動(dòng)，說明有電流的產(chǎn)生有短暫的電流，過后電流表指針歸于0。有持續(xù)性電流，電流表指針穩(wěn)定指向某一刻度。-A++++++++B________H--BA導(dǎo)線H中的自由電子在電場力作用下，電子從低電勢點(diǎn)向高電勢點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，形成從高電勢到低電勢的電流。等勢體電子到達(dá)A端與正電荷中和，B端失電子。A、B和導(dǎo)線三者很快達(dá)到靜電平衡，成為等勢體后，導(dǎo)線H中不會(huì)再有電流。AB連通器水勢A水勢B類比水流水流從高處到低處，直至兩邊水面齊平分析水勢A水勢B水泵正極負(fù)極---+A++++++___B_____電源--+電源相當(dāng)于水泵一、電源1.電源：能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置；2.作用:保持導(dǎo)體兩端的電勢差(電壓),使電路有持續(xù)的電流。水泵又將位于低處的水往高處送，維持水勢差。常用的電源太陽電池干電池鉛蓄電池鋰電池電源是如何讓導(dǎo)線形成穩(wěn)定電流？二、導(dǎo)線中的恒定電場

1.形成：由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的穩(wěn)定電場稱為恒定電場.3.特點(diǎn)：任何位置的電場強(qiáng)度都不隨時(shí)間變化,

其基本性質(zhì)與靜電場相同。4.電場傳播速率（電流傳導(dǎo)速率）：指電荷在導(dǎo)線中建立電場的速率，等于光速。2.方向：沿導(dǎo)線的切線方向。注：盡管導(dǎo)線中電荷在運(yùn)動(dòng)，但流走多少電荷，就會(huì)有多少電荷補(bǔ)充，可以看作電荷分布穩(wěn)定。導(dǎo)線中恒定電場形成過程--+A+++++++___B_____PMNE0FFnFtMNE0E合E′

MNE合導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的穩(wěn)定電場二.恒定電流:大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流1.形成原因：在恒定電場的作用下，導(dǎo)體中的自由電荷做定向移動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的過程中與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子發(fā)生碰撞。碰撞阻礙了自由電荷的定向運(yùn)動(dòng)，結(jié)果導(dǎo)致大量自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率保持不變。（課本P54）2.自由電荷的種類：有三種微?？梢孕纬呻娏鳎鹤杂呻娮?、正離子、負(fù)離子。金屬導(dǎo)體中定向移動(dòng)的電荷是自由電子;液體中定向移動(dòng)的電荷是正離子和負(fù)離子;氣體中定向移動(dòng)的電荷是電子、正離子和負(fù)離子。(2)定義式：(3)單位:國際單位安培（A）

1A=1C/s常用單位：毫安（mA）、微安（μA）適用于任何電荷定向移動(dòng)形成的電流(4)標(biāo)量：有方向，但是是標(biāo)量。

3.電流強(qiáng)弱：電流I(1)定義:通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時(shí)間t的比值叫做電流。（單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電荷量）金屬導(dǎo)體電解槽（液）注意：（1）電流方向：規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颉Ｔ陔娫赐獠?電流從正極流向負(fù)極；電源的內(nèi)部,電流從負(fù)極流向正極；（2）電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是相同的，此時(shí)：（3）電流強(qiáng)度雖然有大小和方向，是標(biāo)量。I【例題1】某電解池中，若在2秒的時(shí)間內(nèi)各有1.0×1019個(gè)二價(jià)正離子和2.0×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過截面，那么通過這個(gè)截面的平均電流是多少？2s通過橫截面的電荷量Q=（2×1.6×10-19×1.0×1019+2.0×1019×1.6×10-19）C=6.4C由電流的定義：I=q/t=6.4/2s=3.2A1.電流的微觀解釋情況1：一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為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。

B-Avt------v拓展情況2：一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為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)體單位長度的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷量為q，試求I的微觀表達(dá)式。

B-Avt------v電流的微觀表達(dá)式若已知自由電荷線密度為n若已知自由電荷體密度為n

2.電子運(yùn)動(dòng)的3種速率比較電子定向移動(dòng)的平均速率電子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率電場傳播速率（電流傳導(dǎo)的速率）

電流由自由電荷的定向移動(dòng)形成，電流I＝neSv，其中v就是電子定向移動(dòng)的平均速率。

導(dǎo)體內(nèi)部電子在不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，由于熱運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等，故不能形成宏觀電流。

等于光速，閉合開關(guān)的瞬間，電路中各處以光速建立恒定電場，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)定向移動(dòng)，整個(gè)電路也幾乎同時(shí)形成了電流。10-4m/s105m/s3×108m/s【例題2】關(guān)于對(duì)電源和電流的理解，下列說法正確的是（）A．只有自由電子的定向移動(dòng)才能形成電流B．電流是矢量，其方向就是正電荷定向移動(dòng)的方向C．導(dǎo)體中的自由電荷越多，電流越大D．電源是使電路中的電流能夠持續(xù)存在的裝置【例題3】如圖所示是一根粗細(xì)均勻的橡膠棒，其橫截面積為S，由于與毛皮發(fā)生摩擦而均勻帶負(fù)電，若已知該橡膠棒每米所帶的電荷量為q，則當(dāng)該棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成的等效電流為（）vq

q/v

qvS