高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电源和电流教课课件ppt

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　　电荷的定向移动形成了电流。那么，这些可以自由移动的电荷是如何运动形成电流的呢？从宏观上看，一段时间t内，通过一段长为l、横截面积为S的导体的电荷量为q，我们就可以根据电流的定义得到电流的大小。如果我们从微观上进行分析，电荷定向移动形成的电流，又与哪些因素有关呢？我们是否也能得到微观角度的关系式呢？
　　电荷的定向移动形成电流。要从电荷运动的角度分析电流的形成，首先要知道：电荷是如何运动的？为什么定向移动？　　金属中可以自由移动的是电子。当金属不通电时，金属中的自由电子不断地做无规则的热运动，它们朝任何方向运动的机会都是一样的。因此，从宏观上看，并没有自由电子的定向移动，也就没有电流。　　怎样使自由电子发生定向移动呢？　　在导体两端加上电压。
环节一：建构合理物理模型，从微观角度解释电流
　　为什么在导体两端加上电压，自由电子就能发生定向移动呢？　　当导体两端加上电压后，在导体内部就建立了电场，自由电子受到静电力的作用，就会发生定向移动，从而形成电流。　　从宏观上看，电流的大小与通过某横截面的电荷量和通过这些电荷量所用时间的比值有关。如果通过某一横截面的时间一定，那么，电流的大小与通过导体横截面的电荷量的多少有关。如果从微观上看，通过某一横截面的电荷量的多少又与什么有关呢？　　应该和自由电子定向移动的速率有关，也应该和自由电子数的多少有关。
　　要得到电流的微观解释，首先需要建构电流形成的微观物理模型。　　自由电子在定向移动的同时，也在做无规则的热运动。电流是由电荷定向移动形成的，为了简化分析，只考虑自由电子的定向移动。　　可以设某一横截面积为S，电子的电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v，若要得到t时间内通过横截面积S的电荷量，还需要知道哪些物理量？　　还需要知道自由电子的总数。
　　若设在单位体积内的自由电子数为n(自由电子数密度)，那么，如何知道t时间内流过导体横截面的自由电子的总数呢？　　这里可以构建这样的一个物理模型，如图所示。
　　随着环境问题的日益严重以及电池技术的逐步发展，零排放的纯电动汽车逐渐走入了我们的生活。纯电动汽车所需的电能是由锂离子电池提供的。除此之外，如手机、笔记本电脑等使用的电池，其本质是一样的。　　锂离子电池使用的是非水液态有机电解质。　　在实际应用中，单体锂离子电池的容量非常有限，因此，常用若干单体锂离子电池构成的电池组，作为电动汽车的电源，为电动汽车供电。
环节二：电动汽车的电池
　　(1)锂离子电池的正极和负极各由什么材料制成？　　(2)给锂离子电池充电时，电池内部电场的方向如何？　　(3)在充电过程中，带正电的锂离子的运动方向如何？静电力做正功还是负功？　　(4)在充电过程中，能量是如何转化的？　　(5)汽车启动时，电池开始放电，该过程中能量是如何转化的？　　(6)放电过程中，带正电的锂离子是如何运动的？
　　(7)放电过程中，静电力做正功还是做负功？能量是如何转化的？　　(8)电池的容量指的是什么？若某电动汽车的电池容量是94 A·h，其含义是什么？　　(9)若汽车的电池容量为94 A·h，该汽车以72 km/h的速度行驶，大约可以行驶5 h，则该电动汽车以此速度工作时的电流大约为多少？电池的续航(充电一次能行驶的路程)是多少？