电源和电流 【教材精讲精研】 人教版（2019）高中物理必修第三册 高效课堂课件.ppt

第第1节电源和电流节电源和电流一、电源一、电源观观图图助助学学：如如图所所示示，A、B分分别带正正、负电荷荷，如如果果在在它它们之之间连接接一一条条导线R，导线R中中自自由由电子子会会在在静静电力力的的作作用用下下定定向向移移动，电子子在在导线中中定定向向移移动，导线中中有有瞬瞬间电流，我流，我们想在想在导线中中产生持生持续的的电流，流，应该怎怎样解决呢？解决呢？1.定义定义：在电路中把在：在电路中把在_作用下移动到导体作用下移动到导体A的电子的电子_到导体到导体B的装置或将其它形式的能转化为电能的装置或能给电路提供持续稳定电压的装置）（或将其它形式的能转化为电能的装置或能给电路提供持续稳定电压的装置）2.作用：作用：(1)在导体在导体A、B两端维持一定的两端维持一定的_2)使电路中保持使电路中保持_的电流静电力静电力搬运搬运电势差电势差持续持续3.常见的电源常见的电源思考判断思考判断(1)电源能把其他形式的能源能把其他形式的能转化化为电能)(2)必必须有有电源，自由源，自由电荷才能在荷才能在电路中移路中移动)观图助学观图助学雷雷鸣鸣电电闪闪时时，强强大大的的电电流流使使天天空空发发出出耀耀眼眼的的闪闪光光，但但它它只只能能存存在在于于一一瞬瞬间间，而而手手电电筒筒中中的小灯泡却能持续发光，这是因为有持续的电流流过小灯泡，电流是怎么形成的呢？的小灯泡却能持续发光，这是因为有持续的电流流过小灯泡，电流是怎么形成的呢？二、恒定电流二、恒定电流1.恒定电场恒定电场(1)定义：由定义：由_的电荷所产生的稳定的电场。

的电荷所产生的稳定的电场2)形成：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形成：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3)特特点点：导导线线内内的的电电场场线线与与导导线线_，电电荷荷的的分分布布是是_的的，导导线线内内的的电电场场是是沿导线切线方向的恒定电场沿导线切线方向的恒定电场4)注注:恒定电场与静电场的基本性质相同，静电场中的关系式同样适用于恒定电场稳定分布稳定分布平行平行稳定稳定2.电流电流（物理学中的七个基本物理量之一）（物理学中的七个基本物理量之一）定向移动定向移动电流强弱程度电流强弱程度毫安毫安微安微安103106正电荷正电荷4.恒定电流恒定电流(1)定义定义：大小、方向都：大小、方向都_的电流2)形形成成：_使使自自由由电电荷荷速速率率增增加加，自自由由电电荷荷与与导导体体内内不不动动的的粒粒子子的的碰碰撞撞，使使自自由电荷速率减小，最终表现为平均速率不变由电荷速率减小，最终表现为平均速率不变不随时间变化不随时间变化恒定电场恒定电场实例分析：例分析：如如图所示，在装有所示，在装有导电液体的液体的细管中，有正、管中，有正、负两种两种电荷向相反的方向运荷向相反的方向运动，在在时间t 内通内通过细管某截面的正管某截面的正电荷荷为q1，通，通过此截面的此截面的负电荷荷为q2。

1)确定通确定通过导电液体中液体中电流的方向；流的方向；(2)计算算导电液体中液体中电流的大小流的大小三、电流的微观表达式三、电流的微观表达式（课本（课本55页拓展学习页拓展学习）例：如图所示,AD表示粗细均匀的一段长为l的导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体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,每个自由电荷的电荷量为q1)AD导体中有多少个自由电荷?总电荷量是多少?(2)这些电荷都通过横截面D所需的时间是多少?(3)导体AD中的电流是多大?要点提示:(1)AD导体中的自由电荷总数:N=nlS总电荷量Q=Nq=nlSq对电流微观表达式和三种速率的理解(1)从微观上看,电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动平均速率、导体的横截面积2)电流的微观表达式:I=nevS式中n为导体中单位体积内的自由电荷数、e为每个自由电荷的电荷量、v为自由电荷定向移动的平均速率,S为导体的横截面积3)三种速率的比较电子定向移动平均速率:电子在金属导体中的平均运动速率,也是公式I=neSv中的v,大小约为10-5 m/s电流的传导速率:电流在导体中的传导速率等于光速,为3108 m/s。

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电子热运动速率:电子做无规则热运动的速率,大小约为105 m/s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例例1 下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.导体中电荷运动就形成了电流导体中电荷运动就形成了电流B.在国际单位制中，电流的单位是安培在国际单位制中，电流的单位是安培(A)C.电流有方向，它是一个矢量电流有方向，它是一个矢量D.任何物体，只要其两端电势差不为零，就有电流存在任何物体，只要其两端电势差不为零，就有电流存在解解析析自自由由电电荷荷定定向向移移动动才才形形成成电电流流，仅仅有有电电荷荷移移动动但但不不是是定定向向移移动动则则不不行行，故故选选项项A错错误误；形形成成电电流流的的条条件件是是导导体体两两端端保保持持有有电电压压，且且必必须须是是导导体体而而非非任任何何物物体体，故故选选项项D错误；电流有方向，但它是标量，故选项错误；电流有方向，但它是标量，故选项C错误答案答案B例例2 如如图图所所示示，电电解解池池内内有有一一价价的的电电解解液液，t时时间间内内通通过过溶溶液液内内面面积积为为S的的截截面面的的正正离子数是离子数是n1，负离子数是，负离子数是n2，设元电荷为，设元电荷为e，以下说法中正确的是，以下说法中正确的是()答案答案D针对训练针对训练1(多多选)下列关于电流方向的说法中，正确的是下列关于电流方向的说法中，正确的是()A.电流的方向就是自由电荷定向移动的方向电流的方向就是自由电荷定向移动的方向B.电流的方向就是正电荷定向移动的方向电流的方向就是正电荷定向移动的方向C.在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反D.在电解液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同在电解液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同 解解析析人人们们规规定定电电流流的的方方向向与与正正电电荷荷定定向向移移动动的的方方向向相相同同，与与负负电电荷荷定定向向移移动动的的方方向向相相反反，A错错误误，B、D正正确确；金金属属导导体体中中，自自由由电电子子的的定定向向移移动动形形成成电电流流，故故在在金金属属导导体体中中，电电流流的的方方向向与与自自由由电子定向移动的方向相反，电子定向移动的方向相反，C正确。

正确答案答案BCD针针对对训训练练2 某某电电解解池池中中，若若在在2 s内内各各有有1.01019个个二二价价正正离离子子和和2.01019个个一一价价负负离离子子通通过某截面，那么通过这个截面的电流是过某截面，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答案答案D例例3(多多选)一一横横截截面面积积为为S的的铜铜导导线线，流流过过的的电电流流为为I，设设每每单单位位体体积积的的导导线线中中有有n个个自自由由电电子子，电电子子的的电电荷荷量量为为q，此此时时电电子子的的定定向向移移动动速速率率为为v，在在t时时间间内内，通通过过导导线线横横截截面面的自由电子数目可表示为的自由电子数目可表示为()答案答案AC方法归纳利用方法归纳利用InqSv分析问题应注意的三个方面分析问题应注意的三个方面(1)各个物理量都要用国际单位各个物理量都要用国际单位2)正正确确理理解解各各符符号号的的意意义义，特特别别是是n表表示示导导体体中中单单位位体体积积内内的的自自由由电电荷荷数数，v表表示示自自由由电电荷定向移动速度的大小荷定向移动速度的大小3)若已知单位长度的自由电荷数为若已知单位长度的自由电荷数为n，则电流的微观表达式为，则电流的微观表达式为Inqv针针对对训训练练3 一一段段粗粗细细均均匀匀的的导导线线的的横横截截面面积积为为S，导导线线内内自自由由电电子子的的电电荷荷量量为为e，导导线线单单位位长长度度内内自自由由电电子子数数为为n，自自由由电电子子做做无无规规则则运运动动的的速速率率为为v，单单位位时时间间内内通通过过某某一一横横截面的自由电子数为截面的自由电子数为N。

则导线中的电流为则导线中的电流为()A.neSv B.nevC.N D.Ne答案答案D例例4 一一根根导导线线，分分别别通通以以不不同同电电流流，并并保保持持温温度度不不变变，当当电电流流较较大大时时，以以下下说说法法正正确确的的是是()A.单位体积内自由电子数较多单位体积内自由电子数较多B.自由电子定向移动的速率较大自由电子定向移动的速率较大C.自由电子的热运动速率较大自由电子的热运动速率较大D.电流的传导速度较大电流的传导速度较大解解析析对对同同一一根根导导线线单单位位体体积积内内的的自自由由电电子子数数是是一一样样的的，A错错误误；电电流流和和自自由由电电子子的的定定向向移移动动的的速速率率有有关关，与与自自由由电电子子的的热热运运动动速速率率无无关关，故故B正正确确，C错错误误；电流的传导速度是电场的形成速度等于光速电流的传导速度是电场的形成速度等于光速c，和电流的大小无关，选项，和电流的大小无关，选项D错误答案答案B针对训练针对训练4 导线中的电流是导线中的电流是1 A，导线的横截面积为，导线的横截面积为1 mm21)在在1 s内，有多少个电子通过导线的横截面内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量电子电荷量e1.61019 C)?(2)自由电子的平均移动速率是多大自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有设导体每立方米内有8.51028个自由电子个自由电子)?(3)自由电子沿导线定向移动自由电子沿导线定向移动1 m，平均要多少时间？，平均要多少时间？(2)由公式由公式IneSv，答案答案(1)6.251018个个(2)7.35105 m/s(3)3.78 h。