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

第十一章

電路及其應(yīng)用第1節(jié)電源和電流雷鳴電閃時(shí)，強(qiáng)大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是為什么？1.了解形成電流的條件，知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)。2.理解電流的定義，知道電流的單位和方向；理解恒定電流。3.會(huì)推導(dǎo)電流的微觀表達(dá)式，理解導(dǎo)體中中電荷的定向移動(dòng)與電流之間的關(guān)系。01電源用導(dǎo)線連接兩個(gè)分別帶正、負(fù)電荷的導(dǎo)體，導(dǎo)線中有沒(méi)有電流通過(guò)？為什么？-HAB產(chǎn)生瞬時(shí)電流1.導(dǎo)體產(chǎn)生電流的條件：(1)導(dǎo)體內(nèi)有自由電子(2)導(dǎo)體兩端有電勢(shì)差思考：怎么樣才能得到持續(xù)的電流呢？水流水勢(shì)A水勢(shì)B瞬時(shí)的水流類比連通管的水流抽水機(jī)水流水勢(shì)A水勢(shì)B持續(xù)的水流AB導(dǎo)體之間裝上“抽水機(jī)P”瞬時(shí)的電流持續(xù)的電流2.電源(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。搬運(yùn)電荷的過(guò)程就是克服靜電力做功，從其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。3.常見(jiàn)的電源電源中電勢(shì)高的一極是正極，電勢(shì)低的一極是負(fù)極。太陽(yáng)電池干電池鉛蓄電池鋰電池02恒定電流1.恒定電場(chǎng)(1)形成：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。(2)定義：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)。(3)特點(diǎn)：①恒定電場(chǎng)≠勻強(qiáng)電場(chǎng)；②任何位置的電場(chǎng)都不隨時(shí)間變化；③導(dǎo)體內(nèi)恒定電場(chǎng)方向沿導(dǎo)體切線方向；本質(zhì)：動(dòng)態(tài)平衡2.恒定電流：大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流。導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的原因--+A+++++++___B_____PMNE0FFnFtMNE0EE′

MNE導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的穩(wěn)定電場(chǎng)

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(guò)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。恒定電流：大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流（3）公式：（2）物理意義:表示電流的強(qiáng)弱程度（1）定義:通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過(guò)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(guò)導(dǎo)體橫截面積的電荷量）（4）單位:國(guó)際單位安培(A)1A=1C/s常用單位：毫安（mA）、微安（μA）定義式：適用于任何電荷定向移動(dòng)形成的電流

2.恒定電流（5）說(shuō)明:①電流方向：規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?。在電源外?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金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反。③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)：④電流強(qiáng)度雖然有大小和方向，是標(biāo)量。I（1）建立模型：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。（2）理論推導(dǎo)故導(dǎo)體AB中的電流導(dǎo)體中的自由電荷數(shù)總電荷量所有這些電荷通過(guò)橫截面所需要的時(shí)間lS3.電流的微觀表達(dá)式【例題】有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線,通過(guò)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?！窘馕觥吭O(shè)自由電子在導(dǎo)線內(nèi)定向移動(dòng)的速率是v。取一段導(dǎo)線（如圖），自由電子從它的左端定向移動(dòng)到右端的時(shí)間為t，則這段導(dǎo)線的長(zhǎng)度為vt，體積為vtS，質(zhì)量為ρvtS，則這段導(dǎo)線中的原子數(shù)為則這段導(dǎo)線中的自由電子數(shù)也為n，t時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量:

把這個(gè)式子代入,得

解得

vtvSv（3）三種速率的比較：比較項(xiàng)物理意義速度/(m·s-1)自由電子定向移動(dòng)的平均速率金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子的定向移動(dòng)形成電流，電流與自由電子定向移動(dòng)的平均速率的關(guān)系為

I＝neSv10－4電流的傳導(dǎo)速率等于光速。電路接通，導(dǎo)線內(nèi)以光速c形成恒定電場(chǎng)，各處的自由電子幾乎同時(shí)開(kāi)始定向移動(dòng)形成電流。3×108電子熱運(yùn)動(dòng)的速率導(dǎo)體內(nèi)電子不停地做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，由于向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等，不能形成電流。1051.關(guān)于電源的作用，下列說(shuō)法中正確的是（）

A.它能為電路持續(xù)地提供自由電荷；

B.它能直接釋放出電能；

C.它能保持導(dǎo)體兩端的電壓，使電路中有持續(xù)的電流；

D.它能使自由電荷運(yùn)動(dòng)起來(lái)。C2.關(guān)于導(dǎo)體中的電場(chǎng)，下列說(shuō)法中正確的是（）A.它是由電源兩極在空間直接形成的；B.它是導(dǎo)線上的堆積電荷所形成的；C.導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線最終和導(dǎo)線平行；D.它的分布隨著電荷的