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节电源和电流课件

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电源和电流 电闪雷鸣时,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?一、电流的形成1、电流：电荷的定向移动形成电流　电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流．金属导体——自由电子电 解 液——正、负离子_水流导体中产生电流的条件: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_水流导体中产生电流的条件: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R中会产生一个瞬时电流2、电流的形成条件：（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，形成电流二、电源1、电源：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) 使导体中有持续的电流.拓展: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样的作用？水流 导线中电子为什么能从电源的负极 沿导线定向移到正极?思考在有电源的电路中,导线内部的电场又有何特点?--+A+++++++___B_____P假设在电源正、负极之间连一根导线导线中的电场--+A+++++++___B_____P假设在电源正、负极之间连一根导线MNE0FFnFt 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中的电场导线内的电场，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——恒定电场由稳定分布的电荷产生的稳定的电场称为恒定电场.三、恒定电场恒定电场电场强度不变串一个电流表,读数不会变自由电子定向运动的平均速率不变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四、恒定电流 表示电流的强弱程度 1、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 2、定义式:I= q / t 3、单位:国际单位 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA） 4、方向:正电荷定向移动的方向 注意：电流是标量 它的运算不遵循平行四边形定则五、电流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课堂练习2、一条导线中的电流为1.6A，在1秒内通过这条导线某一横截面积的电子有 个解： q=It=1.6c n=q/e=1.6/1.6x10-19=1019个讨论正电荷向左通过横截面S负电荷向右通过横截面S在t时间内通过横截面S的等效电流I=？课堂练习3、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C，则电解液中的电流为_______A（1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。（2）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动方向相反；（3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反．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。注意：理论探究：决定电流大小的微观量 在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两个截面B和C，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，每个电荷的电荷量为q，电荷的定向移动速率为v 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 ．知： S为导线的横截面积 n为单位体积内自由电荷的个数 q为每个自由电荷的电荷量 v为自由电荷的定向移动速率求：通过导体的电流I?解：在时间t内通过导体 某截面的电量为: Q=(vts)nq 所形成的电流为: I=Q/t=nqSV 4、有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流I=1A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.课堂练习三个速率 思考：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？ 电子定向移动的速率约 10-5 m/s， 电子热运动的平均速率 10 5 m/s， 电场的传播速率 3×10 8 m/s.1、电流的形成条件： （1）存在自由电荷;（2）存在电压.2、电源:把自由电子从正极搬到负极的装置. 电源的作用：提供持续的电压.3、恒定电场:由稳定分布的电荷产生稳定的电场.4、恒定电流:大小方向都不变的电流.5、电流:表示电流的强弱程度的物理量. （1）定义式 I=q / t （2）决定式 小结n为单位体积内自由电荷个数 S为导体横截面积v为自由电荷定向移动速率 q为每个自由电荷的电量2.1 电源和电流5、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 6、某电解质溶液，如果在1 s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？3.2 A 课堂练习 7、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？课堂练习a、手电筒中小灯泡的工作电流是0.25A。b、电子手表工作时，液晶显示屏的电流为 0.2μA左右。c、彩色电视机工作时， 屏幕为21吋，电源的工作电流为0.4A左右； 屏幕为29 吋, 电源的工作电流为1A左右。d、50Hz的交流电，人能感触到的触电电流为 1mA，能够自行摆脱电源的触电电流为 10mA，触电电流达到50mA以上，将引起心 室颤动。因此，国际电工委员会规定的安全电流（摆脱电流）为10mA。你知道吗?8、来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.60×10-19C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_________。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1∶n2=_______。课堂练习