電源和電流【典例精析+知識精講】 高二物理備課精研課件 （2019人教版必修第三冊）

11.1電源和電流第十一章電路及其應(yīng)用電閃雷鳴時，強大的電流使天空不時發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是為什么？一、電源-1、電流的形成A、B之間存在電勢差導(dǎo)線H中存在自由電子A++++++++B________A、B周圍存在電場H-BA導(dǎo)體中的自由電子在電場力作用下，從低電勢點向高電勢點運動。等勢體自由電子到達(dá)A端與正電荷中和。A、B和導(dǎo)線三者很快成為等勢體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線H中會產(chǎn)生一個瞬時電流。-一、電源水流AB連通器抽水機2、瞬時電流→持續(xù)電流PBA--+++++++________電源類比思想一、電源電源的作用：電源的作用就是搬運電荷，保持導(dǎo)線兩端的電勢差，從而保持電路中有持續(xù)的電流。電源：能把電子從A搬到B的裝置P就叫做電源，A和B就是電源的兩個電極。一些常用的電源：【例題1】關(guān)于電源以下說法正確的是(

)A.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極不斷地搬運到正極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢差B.電源的作用就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能C.只要電路中有電源，電路中就一定有電流D.電源實質(zhì)上也是一個用電器，也需要外界提供能量解析：B在電源內(nèi)部，將正極上的電子搬運到負(fù)極，維持電勢差不變；電源在搬運電荷的過程中，需要克服電場力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；電路中是否有電流還要看電路是否閉合；電源是對電路提供能量的裝置。二、恒定電流--+A+++++++___B_____PMNE0FFnFtMNE0E0E′MNE導(dǎo)體內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平行在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線1、導(dǎo)線中的電場導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的電場二、恒定電流MNE導(dǎo)線內(nèi)的電場，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運動，但有的流走了，另外的又來補充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也穩(wěn)定。由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場稱為恒定電場.方向：沿導(dǎo)線的切線方向。2、恒定電場任何位置的電場強度都不隨時間變化，其基本性質(zhì)與靜電場相同。

建立電場的速率：以光速完成。又叫電流傳導(dǎo)速率或叫電場的傳播速率.1、導(dǎo)線中的電場二、恒定電流3、恒定電流恒定電場電場強度不變大量自由電荷定向運動的平均速率不隨時間變化串一個電流表,讀數(shù)不會變恒定電流恒定的電場力是自由電荷定向移動的動力自由電荷定向運動過程中與導(dǎo)體內(nèi)不動的粒子不斷碰撞，碰撞阻礙了自由電荷的定向運動。大小、方向都不隨時間變化的電流。二、恒定電流4、電流定義：通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q與通過這些電

荷量所用的時間t的比值。——表示電流的強弱程度，用字母I

表示。單位：國際單位安培（A）1C=1A?s

常用單位毫安（mA）、微安（μA）1mA=10-3A1μA=10-6A

定義式:(比值定義式)電流的方向：規(guī)定為正電荷定向移動的方向。電流是標(biāo)量【例題2】某電解池中，若在2秒的時間內(nèi)各有1.0×1019個二價正離子和2.0×1019個一價負(fù)離子通過截面，那么通過這個截面的電流是多少？解析：2s通過橫截面的電荷量Q=2×1.0×1019×1.6×10-19+2.0×1019×1.6×10-19=6.4C由電流的定義：I=q/t=6.4/2s=3.2A注意：當(dāng)正負(fù)電荷同時向相反的方向通過截面時，電荷量應(yīng)該是兩者絕對值的和。

電流的微觀表達(dá)式一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為l,兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷量為q。

B-Avt------v電流的微觀表達(dá)式一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為l,兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體單位長度內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷量為q。

B-Avt------v電流的微觀表達(dá)式若已知自由電荷線密度為n若已知自由電荷體密度為n

電子定向移動的平均速率電子無規(guī)則熱運動的速率電流傳導(dǎo)的速率

電流由自由電荷的定向移動形成，電流I＝neSv，其中v就是電子定向移動的平均速率。

導(dǎo)體內(nèi)部電子在不停地做無規(guī)則熱運動，由于熱運動向各個方向運動的機會相等，故不能形成宏觀電流。

等于光速，閉合開關(guān)的瞬間，電路中各處以光速建立恒定電場，電路中各處的自由電子幾乎同時定向移動，整個電路也幾乎同時形成了電流。10-4m/s105m/s3×108m/s電子運動的3種速率比較電動汽車中的電池對純電動汽車提供電能的是鋰離子電池。1、鋰離子電池的結(jié)構(gòu)：放電時(即汽車開動時),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，通過電解液回到正極。2、鋰離子電池的充放電原理：充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負(fù)極。電動汽車中的電池4、常見的鋰離子電池電池放電時能輸出的總電荷量叫作電池的容量，通常以“安時”（A·h）或“毫安時”（mA·h）作單位。3、鋰離子電池的容量單體鋰離子電池的容量極為有限，為滿足需要，常用由若干鋰離子電池構(gòu)成的電池組。電源搬運電荷，保持電壓形成電流電流定義電流的微觀表達(dá)式若已知自由電荷線密度為n若已知自由電荷體密度為n

10-4m/s105m/s3×108m/s電子定向移動的平均速率電子無規(guī)則熱運動的速率電流傳導(dǎo)的速率【例題3】有一條橫截面積S＝1mm2的銅導(dǎo)線，通過的電流I＝1A。已知銅的密度ρ＝8.9×103kg/m3，銅的摩爾質(zhì)量M＝6.4×10-2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×1023mol-1，電子的電荷量e＝-1.6×10-19C。在這個問題中可以認(rèn)為導(dǎo)線中每個銅原子貢獻(xiàn)一個自由電子。求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的平均速率。解析：

1、關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是（）A.金屬導(dǎo)體中電流方向就是自由電子定向移動的方向B.在電解質(zhì)溶液中有自由移動的正離子和負(fù)離子，電流方向不能確定C.不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向D.電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同，有時與負(fù)電荷定向移動的方向相同C2、在稀CuSO4溶液中插入兩碳棒極板，在兩極板上加一定的電壓，在10s內(nèi)有5×1018個Cu離子通過某截面，則碳棒中的電流強度為多大？