高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十一章 电路及其应用1 电源和电流优秀课件ppt

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为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于一瞬间，而电路中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?
提示：雷电是云层间或云层与地之间的电压达到一定值时将空气击穿所产生的放电现象，所形成的电流是瞬时电流。手电筒中因为电源的作用，小灯泡中有持续电流而持续发光。
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中会产生一个瞬时的电荷定向流动。
装置P能源源不断的把电子从A搬运到B，从而能保持导体两端的电势差(电压),从而使得电路中有持续的电流
1.电源: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.（其它形式的能转化为电能）
（1）存在自由电荷　　金属导体——自由电子 电解液 ——正、负离子 气体导电——正、负离子和自由电子（2）导体两端存在电压（电势差）　　 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。
例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
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．
在电源内部，将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变
电源是对电路提供能量的装置，
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？
问题：当导体两端有恒定的电势差，导体内建立了何种电场?

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。
问题：当导体两端的电势差恒定时，为什么导体中产生的电场是恒定的？此时导体中的电流为什么也是恒定的？
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。
1.恒定电流概念：大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
2.电流(I) (1)物理意义:表示电荷流动的强弱程度（反映了电流的强弱程度的物理量）
(2)定义:通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫做电流。（单位时间内通过导体横截面积的电荷量）
安培(A) 1A=1C/s
常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
正电荷定向移动的方向（电子流动的反方向）
（1）电流方向的规定：规定正电荷定向移动的方向为电流方向.在电源外部的电路中,电流从电源的正极流向负极；在电源的内部,电流是从电源的负极流向正极；形成闭合回路。
（2）金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反.
（3）电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时：
（4）电流强度虽然有大小和方向，但不是矢量，而是一个标量.
即：公式中的q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。
『判一判』(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。(　　)(3)恒定电场就是匀强电场。(　　)(4)恒定电场形成后电路中的电荷不再发生移动。(　　)(5)因为电流有大小又有方向，所以电流是矢量。(　　)(6)通过导体截面的电荷量越多，电流越大。(　　)(7)电流的方向与电荷定向移动的方向相同。(　　)
答案：D解析：正电荷的定向移动方向与电流方向相同，负电荷的定向移动方向与电流方向相反；电流虽有方向，但不符合矢量运算法则，不是矢量，而是标量；外电路中电流从正极流向负极，电源内部电流从负极流向正极，故A、B、C错，D正确。
【例2】某电解池中，如果在1 s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0.1 m2的某截面，那么通过这个截面的电流是(　　)A．0　 B．0.8 A　 C．1.6 A 　 D．3.2 A
【例4】如果导线中的电流为1 mA，那么1 s内通过导体横截面的自由电子数是多少？若“220 V　60 W”的白炽灯正常发光时的电流为273 mA，则20 s 内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个？
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。
1、导体中自由电荷总数：N=
2、导体中的总电荷量：Q=
3、所有这些电荷通过导体横截面积所用的时间：t=
【微观】电流的微观表达式 ：I=nqSv (v表示电荷定向移动的速率)可见从微观上看,电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数､自由电荷的电荷量（导体的材料决定），定向移动的速度（电压决定）,还与导体的横截面积（形状）有关.
只适用纯电阻电路（不包含电源）
变式训练3　如图2－1－2所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面 A，在铝导线上取一个截面B，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的(　　)A．电流相等B．电流不相等C．自由电子定向移动的速率相等D．自由电子定向移动的速率不相等
例：半径为 R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速率ω沿逆时针匀速转动，则由环产生的等效电流方向沿什么方向？电流多大？