新教材人教版高中物理必修第三册 11.1电源和电流 教学课件

1、第十一章 电路及其应用11.1 电源和电流1.了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场.2.理解电流的定义，知道电流的单位和方向，会运用公式qIt分析相关问题.3.从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系，了解表达式中各量的意义学习目标 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?瞬间的闪光持续的发光新课导入-BA-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。一、电源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

2、时电流。新课讲解AB连通器水势A水势B抽水机水流正极负极怎么才能让导线中有持续电流呢？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。电源相当于抽水机一、电源-+A+_B_P-+电源中电势高的一极是正极，电势低的一极是负极。一、电源太阳电池干电池铅蓄电池锂电池常 见 电 源导体中自由电荷定向移动的原因-+A+_B_PMNE0FFnFt二、恒定电场MNE0EE MNE导线内很快形成沿导线方向的稳定电场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

3、稳定的，电场的分布也稳定恒定电场。二、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;3.适用情况：在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场。 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3.公式： 2.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

4、过导体横截面积的电荷量）4.单位:国际单位安培(A) 1A=1C/s常用单位：毫安（mA）、微安（A）定义式：适用于任何电荷定向移动形成的电流三、恒定电流5.说明:（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。（3）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：（4）电流强度虽然有大小和方向，是标量。I三、恒定电流1.建立模型 一段粗细均匀的导体长为l，两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每

5、单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。四、电流的微观表达式2. 理论推导故导体AB中的电流导体中的自由电荷数总电荷量所有这些电荷通过横截面所需要的时间lS【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=8.9103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.410-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.021023 mol-1,电子的电量e=-1.610-19 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。四、电流的微观表达式【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

6、端的时间为t，则这段导线的长度为vt，体积为vtS，质量为vtS，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vtvSv四、电流的微观表达式思考：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10-5m/s电子热运动的平均速率105m/s电场的传播速率3108m/s五、三种速率电动汽车中的电池 电池放电时能输出的总电

7、荷量叫作电池的容量，通常以安时（Ah）或毫安时（mAh）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。STSE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MNE微观表达vtvSv电流电荷的定向移动定义式：课堂小结1.（2021招远市第二中学高二月考）如图所示，在水平放置的金属导体中，10s内有20C的负电荷向右通过导体某一横截面。关于导体内电流的大小和方向，以下判断正确的是（）A0.5A 向右 B0.5A 向左 C2.0A 向右 D2.0A 向左【正确答案】D当堂小练2.（2021山东高二月考）某电解池中，若在2s内各有1.01019个一价

8、正离子和2.01019个二价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是（）A0.8A B3.2A C2.4A D4.0A【正确答案】D3.（2021山东师范大学附中高二月考）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 流动而形成10mA的电流时，环中运行的电子数目的数量级为（已知光速c = 3108m/s，电子电荷量e=1.610- 19C）（ ）A102 B104 C1010 D1011【正确答案】D【正确答案】D4.纯电动汽车使用的能源不是汽油，而是电能，提供电能的是锂离子电池。锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极。在充电的过程中，通过化学反应，

9、电池的正极有锂离子生成，锂离子通过电解液运动到电池的负极。负极的碳材料有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌在这些微孔中，嵌入的锂离子越多，电池中充入的电荷量也就越多。当汽车开动时，在负极的锂离子又会通过电解液返回正极，回到正极的锂离子越多，则放出的电荷量也就越大。电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量。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。下列说法中错误的是（）A“安时”（Ah）或“毫安时”（mAh）是电量的单位B“千瓦时”（kWh）是能量的单位C图中锂离子的移动情况表明电池处于放电状态D图中锂离子是在电场力的作用下从负极返回正极的【正确答案】D5.（2021重庆市万州第二高级中学）某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先