【公开课】电源和电流+课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册+

人教版物理必修三第十一章

电路及其应用第一节

电源和电流雷鸣电闪时,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,这是为什么?复习回顾：电流是怎样形成的？电流是由电荷的定向移动而形成的。既然电流是由电荷的定向移动而形成的，所以，要形成电流，首先必须要有能够自由移动的电荷——自由电荷。不过，有了自由电荷，并不一定就能形成电流！讨论交流：产生电流的条件一般的导体内都有大量的自由电荷（自由电子），但当导体两端没有加上电压时，自由电子只能在各自的平衡位置附近做杂乱无章的热运动，从宏观上看，电荷的热运动，不能形成电流．一旦在导体两端加上一个电压，导体内部就会形成一个电场，导体内部的自由电子将会受到一个与场强方向相反的电场力作用而发生定向移动，从而形成电流。可见，要形成电流，导体两端还必须有电势差。+-U一、产生电流的条件-BA-A++++++++_B_______（1）存在自由电荷金属导体——自由电子电解液——正、负离子（2）导体两端存在电压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R中会产生一个瞬时电流。A、B之间有电势差A、B电势差为零二、导体中产生持续电流的条件AB连通器水势A水势B抽水机水流--P-+A+++++++___B_____--1.能把电子从A搬运到B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。电源相当于抽水机这个装置就是电源。A、B就是电源的两个极。正极负极必须有电源，必须是闭合电路三、电源的作用电源+正极负极电源的作用：（1）从物理过程分析：就是通过非静电力把电子从正极搬运到负极，使电源两极间保持一定的电势差。使电路有持续的电流；（2）从能量转化和守恒的角度就是电源把其它形式的能转化为电能。F2.电场力做负功，电子的电势能增加，通过电源把其它形式的能转化为电能.1.通过非静电力把电子从正极运到负极。---+A+++++++___B_____P------+A+++++++___B_____P假设在电源正、负极之间连一根导线，导线中的电场如何变化，最终又会达到哪个状态？MNE0FFnFt当导体两端有恒定的电势差，导体内建立了电场MNE0E0E′

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导线内的电场是由电源和导体中积累的电荷共同形成的。当导体两端的电势差恒定时，导体中产生恒定的电场、恒定的电流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稳定的电场称为恒定电场。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,因此自由电荷频繁地交替进行加速和减速，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。恒定电场电场强度不变自由电荷频繁交替进行加速和减速，平均速率不变串一个电流表,读数不会变恒定电流由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.

四、电流强度物理学中规定：正电荷定向移动的方向为电流方向。4.电流强度是标量：它的方向是环流方向。运算遵循算术法则导电时，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.公式:I=q/t2.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的比值叫做电流强度.1.物理意义：反映电流的强弱程度。5.国际单位：安培（A）1A=1C/s1A=103mA=106μA6.测量方法：电流表等。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，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。SBCqqqvvt

设想在导体中取两个横截面B和C，则在时间t内处于相距为vt的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C．

导体中的电流与导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电量、导体的横截面积和自由电荷定向运动速率四个量成正比。例1.下列关于电源的说法中正确的是 (

)A.电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有电压B.电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电能的过程C.电荷的移动形成电流D.只要电路中有电源,电路中就会形成持续的电流解析:选B。在电源内部,电源把电子由正极搬运到负极,这一过程要克服静电力做功,把其他形式的能转化为电能,故选项A错误,选项B正确;电荷的定向移动才形成电流,选项C错误;电路中要形成持续的电流,既要有电源,电路又要闭合,两者缺一不可,故选项D错误。B例2.下列关于电源和电流的说法正确的是 (

)A.因为电流有方向,所以电流是矢量B.通过导体横截面的电荷量越多,电流越大C.电源是将电能转化为其他形式的能的装置D.电源能把自由电子从正极搬运到负极解析：选D。电流有方向,但电流的计算不能根据平行四边形定则进行计算,故电流是标量,故A项错误;根据电流的定义式I=q/t可知,通过导体横截面的电荷量越大,导体中的电流不一定大,还要看时间长短,故B项错误;电源是提供电能的装置,把其他形式的能转化成电能,故C项错误;电源能把自由电子从正极搬运到负极,从而形成两极间的电势差,故D项正确。D例3.将一些电学元件用导线连接在某电源的两端,下列描述正确的是 (

)A.电源的作用是把负电荷从负极搬到正极B.电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷C.导体中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的D.导体中的电场是由电源的电场和导体中积累的电荷形成的电场叠加而形成的D解析：选D。电源将负电荷从正极搬到负极,维持正、负极间有一定的电势差,故选项A、B错误;导体中的电场是电源电场和导体中积累的电荷形成的电场叠加而成的,故选项C错误,D正确。例4.如图所示,电解池内有一价的电解液,时间t内通过溶液内截面S的正离子数是n1,负离子数是n2,设元电荷为e,以下解释中正确的是 (

)A.正离子定向移动形成的电流方向从A→B,负离子定向移动形成的电流方向从B→AB.溶液内正、负离子向相反方向移动,电流抵消C.溶液内电流方向从A→B,电流强度I=n1e/tD.溶液内电流方向从A→B,电流强度I=(n1+n2)e/tD解析:选D。正电荷定向移动的方向就是电流方向,负电荷定向移动的反方向也是电流方向,故选项A、B错误;有正、负电荷反向经过同一截面时,I=q/t公式中q应是正、负电荷的电荷量绝对值之和,故I=(n1+n2)e/t,电流方向由A指向B,故选项C错误,D正确。例5.在电解槽中,1min内通过横截面的二价正离子和一价负离子的个数分别为7.5×1020个和1.5×1021个,则通过电解槽的电流为 (

)A.0

B.8A

C.4A

D.480A解析:选B。电流由正、负离子的定向移动形成,则在60s内通过横截面的总电荷量应为Q=2×1.6×10-19×7.5×1020C+1.6×10-19×1.5×1021C=480C。由电流的定义式可知I=Q/t=480/60A=8A,故选项B正确。B例6.半径为R的均匀带电圆环,横截面积为S,所带电荷量为Q,现使圆环绕垂直圆环所在平面且过圆心的轴以角速度ω匀速转动,则由环产生的等效电流为 (

)解析：选A。圆环转动的周期为T=ω/2π，根据I=Q/T，则圆环产生的等效电流为I=Q/T=Qω/2π，故选项A正确。A解析:选C。电子绕核运动可等效为一环形电流,电子运动周期为T=2πr/v,根据电流的定义式得:电流强度为I=q/t=e/T=ve/2πr,因为电子带负电,所以电流方向与电子定向移动方向相反,即沿逆时针方向,故C项正确。例7.安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效为一环形电流。设带电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,其电流的等效电流强度I和方向为 (

)A.顺时针 B.顺时针C.逆时针 D.逆时针C例8.铜的摩尔质量为m,密度为ρ,每摩尔铜原子有n个自由电子,今有一根横截面积为S的铜导线,当通过的电流为I时,电子定向移动的平均速率为 (

)A.光速c

B.C.D.

解析:选D。如图所示,选长度为l的铜导线为研究对象。所选研究对象的体积为V=lS ①铜的摩尔体积V0=m/ρ ②由①②可得所选研究对象的物质的量N=V/V0=ρls/m③因为每摩尔铜原子有n个自由电子,所以所选研究对象所含自由电子个数n1=Nn=nρls/m④电流:I=q/t=n1ev/l