2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第11章电路及其应用第1节电源和电流(第二课时)课件

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电源和电流（第二课时）问题：从微观的角度考虑，导体中电流的强弱，与哪些因素有关系呢？一、电流的微观解释1.猜测：电子的电荷量自由电子定向移动的平均速率自由电子的密集程度导体的横截面积导体的长度……2.建立模型一段圆柱形导体：横截面积为S，长为l，单位体积内的自由电子数为n，每个电子的电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v。3.推导和解释：t时间内，只有长为vt的圆柱内的电子能通过横截面S。长为vt的圆柱内的自由电子总数N=nSvtt时间内，通过横截面S的总电荷量q=Ne q=neSvt电流I可以表示为：二.导体中电子定向移动的平均速率1.猜测一下导体中电子定向移动平均速率的数量级。2.利用已知数据估算导体中电子定向移动的平均速率。有一条横截面积S＝1 mm2 的铜导线，通过的电流I＝1 A。已知铜的密度ρ＝8.9×103 kg/m3，铜的摩尔质量M＝6.4×10-2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol-1，电子的电荷量e＝-1.6×10-19 C。在这个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的平均速率。解:设自由电子在导线内定向移动的平均速率是v。先计算出单位体积的铜原子个数，一个铜原子提供一个自由电子，就可以得到单位体积自由电子的个数n。先求解铜的摩尔体积V。摩尔体积为1 mol铜原子占据的空间，也即为6.02×1023个铜原子占据的空间。单位体积铜原子的个数，也就是单位体积自由电子个数n为：根据电流的微观表达形式3.算一算：电子定向移动通过一条1m长的导线大约需要多长时间？区分以下几个速率：电子定向移动的平均速率--10-4m/s导体中建立电场的速率--光速电子做无规则热运动的平均速率--105m/s三.电动汽车中的电池对纯电动汽车提供电能的是锂离子电池。1.锂离子电池的结构：2.锂离子电池的充放电原理：充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。放电时（即汽车开动时），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，通过电解液回到正极。3.锂离子电池的容量电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量，通常以“安时”（A·h）或“毫安时”（mA·h）作单位。单体锂离子电池的容量极为有限，为满足需要，常用由若干锂离子电池构成的电池组。4.常见的锂离子电池5.锂离子电池与社会和环境随着电池容量、可靠性、安全性与充电技术等的不断成熟，纯电动汽车正在迅速发展。2019年，我国纯电动汽车生产就达到了102万辆。纯电动汽车的发展将极大缓解燃油汽车带来的污染问题，有助于改善城市的空气质量。四.练习某手机的说明书标明该手机电池容量为4000 mA·h，待机时间为22 d，说明书还标明，用该手机播放视频的时间是17 h。请估算播放视频的电流大约是待机电流的几倍。解：小结