电源和电流【典例精析+知识精讲】 高二物理备课精研课件 （2019人教版必修第三册）

11.1电源和电流第十一章电路及其应用电闪雷鸣时，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？一、电源-1、电流的形成A、B之间存在电势差导线H中存在自由电子A++++++++B________A、B周围存在电场H-BA导体中的自由电子在电场力作用下，从低电势点向高电势点运动。等势体自由电子到达A端与正电荷中和。A、B和导线三者很快成为等势体，达到静电平衡，导线H中会产生一个瞬时电流。-一、电源水流AB连通器抽水机2、瞬时电流→持续电流PBA--+++++++________电源类比思想一、电源电源的作用：电源的作用就是搬运电荷，保持导线两端的电势差，从而保持电路中有持续的电流。电源：能把电子从A搬到B的装置P就叫做电源，A和B就是电源的两个电极。一些常用的电源：【例题1】关于电源以下说法正确的是(

)A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差B.电源的作用就是将其他形式的能转化为电能C.只要电路中有电源，电路中就一定有电流D.电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量解析：B在电源内部，将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变；电源在搬运电荷的过程中，需要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能；电路中是否有电流还要看电路是否闭合；电源是对电路提供能量的装置。二、恒定电流--+A+++++++___B_____PMNE0FFnFtMNE0E0E′MNE导体内的电场线保持和导线平行在电源正、负极之间连一根导线1、导线中的电场导线内很快形成沿导线方向的电场二、恒定电流MNE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，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。由稳定分布的电荷产生的稳定的电场称为恒定电场.方向：沿导线的切线方向。2、恒定电场任何位置的电场强度都不随时间变化，其基本性质与静电场相同。

建立电场的速率：以光速完成。又叫电流传导速率或叫电场的传播速率.1、导线中的电场二、恒定电流3、恒定电流恒定电场电场强度不变大量自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化串一个电流表,读数不会变恒定电流恒定的电场力是自由电荷定向移动的动力自由电荷定向运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞阻碍了自由电荷的定向运动。大小、方向都不随时间变化的电流。二、恒定电流4、电流定义：通过导体横截面的电荷量q与通过这些电

荷量所用的时间t的比值。——表示电流的强弱程度，用字母I

表示。单位：国际单位安培（A）1C=1A•s

常用单位毫安（mA）、微安（μA）1mA=10-3A1μA=10-6A

定义式:(比值定义式)电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向。电流是标量【例题2】某电解池中，若在2秒的时间内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过截面，那么通过这个截面的电流是多少？解析：2s通过横截面的电荷量Q=2×1.0×1019×1.6×10-19+2.0×1019×1.6×10-19=6.4C由电流的定义：I=q/t=6.4/2s=3.2A注意：当正负电荷同时向相反的方向通过截面时，电荷量应该是两者绝对值的和。

电流的微观表达式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，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。

B-Avt------v电流的微观表达式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，导体单位长度内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。

B-Avt------v电流的微观表达式若已知自由电荷线密度为n若已知自由电荷体密度为n

电子定向移动的平均速率电子无规则热运动的速率电流传导的速率

电流由自由电荷的定向移动形成，电流I＝neSv，其中v就是电子定向移动的平均速率。

导体内部电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成宏观电流。

等于光速，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。10-4m/s105m/s3×108m/s电子运动的3种速率比较电动汽车中的电池对纯电动汽车提供电能的是锂离子电池。1、锂离子电池的结构：放电时(即汽车开动时),嵌在负极碳层中的锂离子脱出，通过电解液回到正极。2、锂离子电池的充放电原理：充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。电动汽车中的电池4、常见的锂离子电池电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量，通常以“安时”（A·h）或“毫安时”（mA·h）作单位。3、锂离子电池的容量单体锂离子电池的容量极为有限，为满足需要，常用由若干锂离子电池构成的电池组。电源搬运电荷，保持电压形成电流电流定义电流的微观表达式若已知自由电荷线密度为n若已知自由电荷体密度为n

10-4m/s105m/s3×108m/s电子定向移动的平均速率电子无规则热运动的速率电流传导的速率【例题3】有一条横截面积S＝1mm2的铜导线，通过的电流I＝1A。已知铜的密度ρ＝8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量M＝6.4×10-2kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol-1，电子的电荷量e＝-1.6×10-19C。在这个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的平均速率。解析：

1、关于电流的方向，下列叙述中正确的是（）A.金属导体中电流方向就是自由电子定向移动的方向B.在电解质溶液中有自由移动的正离子和负离子，电流方向不能确定C.不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同C2、在稀CuSO4溶液中插入两碳棒极板，在两极板上加一定的电压，在10s内有5×1018个Cu离子通过某截面，则碳棒中的电流强度为多大？