物理人教版《电源和电流》1课件

第1节电源和电流一、电源[观图助学]：如图所示，A、B分别带正、负电荷，如果在它们之间连接一条导线R，导线R中自由电子会在静电力的作用下定向移动，电子在导线中定向移动，导线中有瞬间电流，我们想在导线中产生持续的电流，应该怎样解决呢？1.定义：在电路中把在________作用下移动到导体A的电子________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）2.作用： (1)在导体A、B两端维持一定的________。 (2)使电路中保持________的电流。静电力搬运电势差持续3.常见的电源[思考判断](1)电源能把其他形式的能转化为电能。(

)(2)必须有电源，自由电荷才能在电路中移动。(

)√×[观图助学]雷鸣电闪时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，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1.恒定电场(1)定义：由____________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。(3)特点：导线内的电场线与导线________，电荷的分布是________的，导线内的电场是沿导线切线方向的恒定电场。(4)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。稳定分布平行稳定2.电流（物理学中的七个基本物理量之一）定向移动电流强弱程度毫安微安103106正电荷4.恒定电流(1)定义：大小、方向都________________的电流。(2)形成：____________使自由电荷速率增加，自由电荷与导体内不动的粒子的碰撞，使自由电荷速率减小，最终表现为平均速率不变。不随时间变化恒定电场××√×实例分析：如图所示，在装有导电液体的细管中，有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间t内通过细管某截面的正电荷为q1，通过此截面的负电荷为q2。(1)确定通过导电液体中电流的方向；(2)计算导电液体中电流的大小。三、电流的微观表达式（课本55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q。(1)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①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10-5m/s。②电流的传导速率:电流在导体中的传导速率等于光速,为3×108m/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。③电子热运动速率:电子做无规则热运动的速率,大小约为105m/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1]

下列说法中正确的是(

) A.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(A) C.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，就有电流存在解析自由电荷定向移动才形成电流，仅有电荷移动但不是定向移动则不行，故选项A错误；形成电流的条件是导体两端保持有电压，且必须是导体而非任何物体，故选项D错误；电流有方向，但它是标量，故选项C错误。答案B[例2]

如图所示，电解池内有一价的电解液，t时间内通过溶液内面积为S的截面的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法中正确的是(

)答案D[针对训练1](多选)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 B.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 D.在电解液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同

解析人们规定电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，A错误，B、D正确；金属导体中，自由电子的定向移动形成电流，故在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反，C正确。

答案BCD[针对训练2]

某电解池中，若在2s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是(

) A.0 B.0.8A C.1.6A D.3.2A答案D[例3](多选)一横截面积为S的铜导线，流过的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为(

)答案AC方法归纳利用I＝nqSv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。(2)正确理解各符号的意义，特别是n表示导体中单位体积内的自由电荷数，v表示自由电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n，则电流的微观表达式为I＝nqv11.1电源和电流—人教版（2019）高中物理必修第三册课件(共33张PPT)11.1电源和电流—人教版（2019）高中物理必修第三册课件(共33张PPT)[针对训练3]

一段粗细均匀的导线的横截面积为S，导线内自由电子的电荷量为e，导线单位长度内自由电子数为n，自由电子做无规则运动的速率为v，单位时间内通过某一横截面的自由电子数为N。则导线中的电流为(

) A.neSv B.nev C.N D.Ne11.1电源和电流—人教版（2019）高中物理必修第三册课件(共33张PPT)11.1电源和电流—人教版（2019）高中物理必修第三册课件(共33张PPT)答案D11.1电源和电流—人教版（2019）高中物理必修第三册课件(共33张PPT)11.1电源和电流—人教版（2019）高中物理必修第三册课件(共33张PPT)[例4]

一根导线，分别通以不同电流，并保持温度不变，当电流较大时，以下说法正确的是(

) A.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 C.自由电子的热运动速率较大 D.电流的传导速度较大11.1电源和电流—人教版（2019）高中物理必修第三册课件(共33张PPT)11.1电源和电流—人教版（2019）高中物理必修第三册课件(共33张PPT)解析对同一根导线单位体积内的自由电子数是一样的，A错误；电流和自由电子的定向移动的速率有关，与自由电子的热运动速率无关，故B正确，C错误；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D错误。答案B11.1电源和电流—人教版（2019）高中物理必修第三册课件(共33张PPT)11.1电源和电流—人教版（2019）高中物理必修第三册课件(共33张PPT)[针对训练4]

导线中的电流是1A，导线的横截面积为1mm2。 (1)在1s内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e＝1.6×10－19C)? (2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子)? (3)自由电子沿导线定向移动1m，平均要多少时间？11.1电源和电流—人教版（2019）高中物理必修第三册课件(共33张PPT)11.1电源和电流—人教版（2019）高中物理必修第三册课件(共33张PPT)(2)由公式I＝neSv，答案(1)6.25×1018个(2)7.35×10－5m/s

(3)3.78h