人教版高中物理必修三 （电源和电流）教育教学课件

电源和电流

新知导入复习回顾电流的形成电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流。电荷的定向移动形成电流。新知导入导体两端存在电势差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。-A++++++++_B_______HABH导体中产生电流的条件新知讲解一、电源---A++++++B______HP--

1.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。AB水池抽水机新知讲解一、电源在有电源的电路中,导线内部的电场又有何特点？问题:---A++++++B______HP--

1.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。新知讲解导线内的电场，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---A++++++B______HP--新知讲解由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。

恒定电场新知讲解

恒定电场恒定电流电场强度不变由于阻力自由电子定向运动的平均速率不变串一个电流表，读数不会变新知讲解电流是标量。它的运算不遵循平行四边形定则。二、恒定电流

1.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。

2.电流（I）：表示电流的强弱程度。如果I表示电流，q表示在t时间内通过导体横截面的电荷量，则

单位：国际单位

安培（A）1A=1C/s常用单位毫安（mA）、微安（μA）方向：正电荷定向移动的方向课堂练习例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。1课堂练习

新知讲解问题：如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？

课堂练习1.关于电流的方向，下列叙述中正确的是（）A．金属导体中电流的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课堂练习

2.氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流多大？

拓展问题：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--谢谢1电源和电流第十一章电路及其应用

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.3.会推导电流的微观表达式，了解表达式中各量的意义.学习目标知识梳理重点探究随堂演练课时对点练内容索引NEIRONGSUOYIN一、电源1.定义：能把电子从电源

搬运到电源

的装置就是电源.2.作用：使导体两端始终存在

.知识梳理正极负极电势差二、恒定电流1.定义：

、

都不随时间变化的电流称为恒定电流.2.电流的定义式：I＝___，其物理意义：

时间内通过导体横截面的

，是表示电流强弱程度的物理量.3.在国际单位制中，电流的单位是

，符号是

.4.电流的方向：规定为

定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向

.大小方向单位电荷量安培A正电荷相反1.判断下列说法的正误.(1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动.(

)(2)电流既有大小，又有方向，是矢量.(

)(3)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的.(

)(4)电子定向移动的方向就是电流的方向.(

)(5)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多.(

)即学即用××√××2.一次闪电，流动的电荷量大约为300C，持续的时间大约是0.005s，所形成的平均电流为________A.6×104一、电流的理解和计算导学探究

1.如图1所示，用导线连接两个分别带正、负电荷的导体，导线中有无电流？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？重点探究图1答案

A、B之间有电势差，能形成电流，但不能持续下去.2.如图2所示，如何让导线中保持持续的电流？电源起到了什么作用？图2答案

产生持续电流的条件是导体两端始终存在电势差，电源的作用就是移送电荷，保持导体两端的电势差.3.如图3，盐水中可以形成电流，盐水中的电流和金属导体中的电流的形成有什么不同？答案

盐水中的电流是Na＋、Cl－定向移动形成的，金属导体中的电流是电子定向移动形成的.图3知识深化1.电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反.2.电流的大小定义式：I＝

.用该式计算出的电流是时间t内的平均值.对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等.3.电流是标量电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量而是标量.例1

(多选)关于电流，下列说法正确的是A.导体中有电荷运动就会形成电流B.电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向C.在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位D.对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零√√解析

导体中自由电荷定向移动形成电流，无规则运动不会形成电流，故A错误；电流虽有方向，但它是一个标量，故B错误；在国际单位制中，电流是一个基本量，其单位安培是国际单位制中的七个基本单位之一，故C正确；导体两端电势差为零时，电荷不会定向移动，电流必为零，故D正确.例2

(2020·双鸭山一中高二上月考)如图4所示，电解槽内有一价的电解溶液，t时间内通过溶液内横截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷的电荷量为e，以下说法正确的是A.正离子定向移动形成电流，方向从A到B，

负离子定向移动形成电流，方向从B到AB.溶液内正、负离子沿相反方向运动，电流相互抵消图4√解析

电流的方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反，所以正、负离子定向移动形成的电流，方向都是从A到B，电流不会相互抵消，故A、B错误；t时间内通过溶液内横截面S的电荷量q＝n1e＋n2e＝(n1＋n2)e，解析

由题意，1s内通过横截面正离子的电荷量为q1＝2n1e，负离子的电荷量绝对值为q2＝n2e，将n1＝5×1018个，n2＝1×1019个，e＝1.6×10－19C，t＝1s，代入解得I＝3.2A.故选D.针对训练

某电解池，如果在1s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1m2的某横截面，那么通过这个横截面的电流是(元电荷的电荷量为1.6×10－19C)A.0 B.0.8A

C.1.6A D.3.2A√二、电流的微观表达式1.电流的微观表达式的推导如图5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大小为q.则：导体AD内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t＝

.导体AD内的自由电荷总数N＝nlS总电荷量Q＝Nq＝nlSq图52.电流的微观表达式I＝nqvS(1)I＝

是电流的定义式，I＝nqvS是电流的决定式，因此I与通过导体横截面的电荷量q及时间t无关，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小q、定向移动的速率v，还与导体的横截面积S有关.(2)v表示电荷定向移动的速率.自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率，电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的.3.区别三种速率自由电荷定向移动速率自由电荷定向移动形成电流，其中自由电荷定向移动速率的数量级一般为10－4m/s电子热运动速率导体内的自由电子在永不停息地做无规则运动，由于热运动，自由电子向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动速率的数量级为105m/s电场传播速率(或电流传导速率)等于光速.闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c的速度建立恒定电场，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运动，整个电路也就几乎同时形成了电流例3

一段粗细均匀的铜导线的横截面积是S，导线单位长度内的自由电子数为n，铜导线内的每个自由电子所带的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导线中通过的电流为I.则下列说法正确的是A.自由电子定向移动的速率为v0B.自由电子定向移动的速率为v＝C.自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD.自由电子定向移动的速率为v＝√解析

v0为自由电子做无规则热运动的速率，不是定向移动速率，故A错误；对于电流微观表达式I＝nqSv，式中n为单位体积内的自由电子数，而本题中n为单位长度内的自由电子数，则t时间内通过导线某一横截面的自由电子数为nvt，电荷量q＝nvte，所以电流I＝

＝nev，所以v＝

，故B、C错误，D正确.三、电动汽车中的电池1.锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极.充电时，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.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，放出电荷量就越大.2.电池的容量：电池放电时输出的总电荷量，通常以“安时”(A·h)或“毫安时”(mA·h)作单位.例4

(多选)如图6是某品牌电动汽车的标识牌，以下说法正确的是A.该电池的容量为60A·hB.该电池以6A的电流放电，

可以工作10hC.该电池以6A的电流放电，

可以工作60hD.该电池充完电可贮存的电荷量为60C√√图6解析

从题图标识牌可知电池的容量为60A·h，即以6A的电流放电可工作10h，故A、B正确，C错误；该电池充完电可贮存的电荷量q＝60×3600C＝2.16×105C，故D错误.1.(对电源的理解)关于电源的说法正确的是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.电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持

两极之间有稳定的电势差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随堂演练1234√解析

电源的作用是维持正、负极之间稳定的电势差，外电路中自由电子在静电力的作用下由负极向正极移动，在电源内部，需要将电子由正极不断地搬运到负极，故A错，B对.电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C错.电源是对电路提供能量的装置，故D错.12342.(对I＝

的理解)下列关于电流的说法正确的是A.根据I＝

可知，I与q成正比B.如果在任何相等时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的

电流是恒定电流C.电流是一个标量，其方向是没有意义的D.电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位1234√解析橡胶棒沿轴线方向以速度v做匀速直线运动时，Δt内通过的距离为v·Δt，Δt内通过某横截面的电荷量Q＝qvΔt，根据电流的定义式I＝

，得到等效电流I＝qv，A正确.3.(电流微观表达式的理解)(2019·南昌二中高二期中)如图7所示是一根粗细均匀的橡胶棒，其横截面积为S，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米所带的电荷量为q，则当该棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，形成的等效电流为1234√图71234.(I＝

的应用)在示波管中，电子枪2s内发射了6×1013个电子，则示波管中电流的大小为(e＝1.6×10－19C)A.4.8×10－6A B.3×10－13AC.3×10－6A D.9.6×10－6A4√解析

电子枪2s内发射的电荷量q＝6×1013×1.6×10－19C＝9.6×10－6C，故A正确，B、C、D错误.考点一电流的理解和计算1.(多选)关于电流和电源，下列说法中正确的是A.电源的作用是保持导体两端有持续的电势差B.导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大D.因为电流有方向，所以电流是矢量基础对点练课时对点练√12345678910√√12345678910解析

电源的作用就是移送电荷，保持导体两端有持续的电势差，故A正确；根据欧姆定律知，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，故B正确；由电流的定义式I＝

可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，故C正确；虽然电流有方向，但电流的方向表示正电荷定向移动的方向，电流是标量，故D错误.2.(2020·牡丹江一中高二上月考)关于对电流的理解，下列说法正确的是A.只有自由电子的定向移动才能形成电流B.电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向C.导体中的自由电荷越多，电流越大D.在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位“安培”是基本单位12345678910√解析

正、负电荷的定向移动都可以形成电流，不仅仅是自由电子的定向移动，故A错误；电流有方向，其方向是正电荷定向移动的方向，但电流是标量，故B错误；电流的大小取决于电荷量与时间的比值，与自由电荷无关，故C错误；国际单位制中共七个基本物理量，电流是其中一个，其单位“安培”是基本单位，故D正确.123456789103.(2020·常州高级中学期末)电路中每分钟有6×1013个自由电子通过导线的横截面，横截面的面积为6.4×10－7m2，那么电路中的电流是(e＝1.6×10－19C)A.0.016μA B.1.6mA

C.16μA D.0.16μA12345678910√4.重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，其电流强度为1.2×10－5A，则在1s内发射的重离子个数为(元电荷的电荷量为1.6×10－19C)A.3.0×1012 B.1.5×1013

C.7.5×1013 D.3.75×101412345678910√解析

1s内发射的重离子的电荷量为Q＝It＝1.2×10－5×1C＝1.2×10－5C，每个重离子的电荷量为5e，考点二电流的微观表达式5.有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，以下说法正确的是A.通过甲、乙两导体的电流相同B.通过乙导体的电流是甲导体的2倍C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率相等12345678910√解析

由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，因此通过乙导体的电流是甲的2倍，故A错，B对.由于I＝nqSv，所以v＝

，由于不知道甲、乙两导体的性质(n、q不知道)，所以无法判断v，故C、D错.123456789106.关于电流，下列说法中正确的是A.导体中无电流的原因是其内部自由电荷停止了运动B.同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大

说明那时导体内自由电荷定向移动的速率大C.由于电荷做无规则运动的速率比电荷定向移动的速率大得多，故电

荷做无规则运动形成的电流也就大得多D.电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率12345678910√12345678910解析

导体中无电流时，内部的自由电荷仍在做无规则运动，故A错误；由I＝nqvS可知，同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向移动的速率大，故B正确；电流的大小与电荷做无规则运动的快慢无关，故C错误；电流的传导速率是电场的传播速率，等于光速，而电子的定向移动速率远小于光速，故D错误.123456789107.(多选)给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是A.粗的地方电流大，细的地方电流小B.粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小C.各处的电流大小相等D.粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大√√解析

同一根导体上的电流相等，故A错误