【课件】人教版（2019）高中物理必修第三册：电源和电流 课件

电源和电流生活中的“电现象”雷鸣电闪时，强大的电流在天空发出耀眼的光，持续极短的时间，都市中的霓虹灯，持续发光．1、电流的形成一般的导体内部，电荷做无规则的自由运动若使导体处于电场内，电荷会在电场的作用下做定向移动，形成电流。E1、电流的形成电荷的定向移动形成了电流思考：用导线连接两个分别带等量正负电荷的导体，导体中有没有电流？如有，能否持续？+++A++++__B___+___---+ABA得到电子，B失去电子，周围电场迅速减弱.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，导线中产生一个瞬时电流。1、电流的形成要点1、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要点2、导体中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时电流要点3、导体中产生电流的条件:①存在自由电荷；（金属导体中为自由电子、电解液当中为正负离子。）②导体两端存在电势差思考：如何产生持续的电流？类比探究如图，若在水池A、B之间用一个细管连起来，则水在重力的作用下从水池A到水池B做定向移动，A、B之间的高度差很快消失，水管中只可能有一个瞬间的水流.AB水池抽水机措施：可将B中的水用抽水机抽到A中，保持水池A、B的水面有一定的高度差。怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？如果在A、B之间接上一个装置P，它能把经过导线R流到A的电子取走，补充给B，使A、B始终保持一定数量的正、负电荷，则导体两端始终具有电势差，电路能产生持续的电流。---+A+++++++___B_____P--R思考：如何产生持续的电流？2、电源P--+++A+++++___B_____---搬运电荷1、定义：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.问题：电源P把电子从A搬运到B的过程中,电子的电势能如何变化？从能量的角度看发挥了怎么样的作用？答：电子的电势能增大，从能量角度看，电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置。---A++++++B______HP----+A+++++++___B_____PMNE0FFnFtMNE0E0E′

MNE导线内很快形成沿导线方向的电场导体内的电场线保持和导线平行-扩展：导线中的电场

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，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。-----恒定电场（动态平衡）

由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场P--+++A+++++___B_____---搬运电荷3、恒定电流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.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流恒定电场电场强度大小不变自由电子在各个位置的定向运动速率也不变串一个电流表,读数不会变(恒定电流)恒定电流3、恒定电流（1）定义：大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流（2）用电流(I)，表示电流的强弱程度。定义:通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值叫做电流.（3）公式：I=q/t（4）单位：国际单位：安培(A)1A=1C/s；常用单位：毫安(mA)、微安(μA)电流是标量，方向规定为正电荷的定向移动方向。1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电流为________A；

对点训练1时间t横截面通过的电量q2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C，则电解液中的电流为_______A．正离子电荷量是多少？负离子电荷量是多少？总电荷量是多少？2对点训练（1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。（5）注意I（2）在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反．导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。3、某电解质溶液，如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？解析：设在t=1s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价负离子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t时间内通过该横截面的电荷量为q=（2n1+n2）e电流强度为I=q/t=1.6×10-19×2×1019A=3.2A易错训练电流的微观表达式

推导：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，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。-------ADι总电量电荷总数nqsvnlsql/vNqtQI====l/v已知：n为单位体积内的自由电荷的个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率在时间t内通过导体某截面的电量为:所形成的电流为:Q=(VtS)nqI=Q/t=nqSV证明：1、一截面积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,电子的电量e=-1.6×10-19C,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.vvvvv对点训练扩展：三种速率1.电子定向移动的速率约10-5m/s2.电子热运动的平均速率105m/s3.电场的传播速率3×108m/s.电子定向移动速率，其大小与电流有关电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与温度有关电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言）问题探究：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？闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时产生了电流。

电路接通时电灯中的电流并不是电源中的自由电子跑过去了，而是灯丝自己的自由电子定向移动产生的。1、形成电流的条件（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压2、电源的作用：提供持续的电压3、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流.4、电流:表示电流的强弱程度的物理量.

定义式I=q/t；金属导体中电流的决定式I=nqsv要点小结: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C典例分析2、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？典例分析3、有一横截面为S的铜导线，流经其中的电流为I，设单位体积的导线有n个自由电子，电子电量为e，电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过导体横截面的自由电子数目N可表示为（）A．nvSt

B．nvtC．It/e