電源和電流（高中物理教學(xué)課件）完整版2

第11章電路及其應(yīng)用01.電源和電流圖片區(qū)手電筒中的小燈泡能持續(xù)發(fā)光，是因?yàn)殡娐分杏须娫?，使得電路中的電流能夠持續(xù)存在。那什么是電源呢？-A++++++++B________-AB情境一：有A、B兩個(gè)導(dǎo)體，分別帶正、負(fù)電荷，如果在它們之間連接一條導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生電流嗎？自由電子由B定向移動(dòng)到A，在導(dǎo)線中產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電流，之后兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體，達(dá)到靜電平衡，不再有電流產(chǎn)生。問(wèn)題：導(dǎo)線中產(chǎn)生的電流是瞬時(shí)電流，如何使導(dǎo)線中有持續(xù)電流呢？電荷的定向移動(dòng)形成電流情境二：打開閥門K，連通器中水怎么流動(dòng)？水從在連通器內(nèi)向右流動(dòng)，液面相平后不再流動(dòng)。如何才能在連通器中產(chǎn)生恒定的水流？用抽水機(jī)把B中的水抽到A中，保持兩邊高度差，可以有恒定的水流。K抽水機(jī)水勢(shì)A水勢(shì)B水勢(shì)A水勢(shì)BK情境三：如何才能在導(dǎo)線中產(chǎn)生恒定的電流流？裝置P能源源不斷的把電子從A搬運(yùn)到B，從而能保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差(電壓)，從而使得電路中有持續(xù)的電流裝置P-A++++++++B________-----1.定義：把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置。（也可以說(shuō)把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置）2.作用：保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差(電壓)，使電路有持續(xù)的電流.3.電流的形成：電荷的定向移動(dòng)形成電流4.產(chǎn)生電流的條件：①存在自由電荷：金屬導(dǎo)體—自由電子，電解質(zhì)溶液—正、負(fù)離子，氣體導(dǎo)電—正、負(fù)離子②導(dǎo)體兩端有電壓（電勢(shì)差）一.電源例1.關(guān)于電源以下說(shuō)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(yùn)到正極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢(shì)差B．電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置C．只要電路中有電源，電路中就一定有電流D．電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)用電器，也需要外界提供能量B問(wèn)題：一段導(dǎo)線處在電場(chǎng)中，導(dǎo)線內(nèi)部的電場(chǎng)有什么特點(diǎn)？導(dǎo)線兩側(cè)由于靜電感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷的電場(chǎng)與原電場(chǎng)疊加形成的合電場(chǎng)與導(dǎo)線平行。導(dǎo)線中的電場(chǎng)是穩(wěn)定的，與導(dǎo)線平行指向電勢(shì)低處，形成的電流也是穩(wěn)定的。1.恒定電場(chǎng)：由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng)，叫作恒定電場(chǎng)。2.恒定電流：我們把大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流叫作恒定電流++++----EE’二.恒定電流3.電流強(qiáng)度：通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過(guò)這些電荷量所用時(shí)間t的比值叫做電流。用I表示。（單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的電荷量）定義式：物理意義：表示電流強(qiáng)弱程度的物理量方向：規(guī)定正電荷定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较颍ㄅc負(fù)電荷定向移動(dòng)方向相反）單位：安培，符號(hào)A，1A=1C/s毫安1mA＝10-3A，微安1μA＝10-6A標(biāo)量：有大小，沒(méi)有方向二.恒定電流注意：①在恒定直流電路中電源外部電流從電源正極流向負(fù)極，電源內(nèi)部電流從負(fù)極流向正極。②金屬中的自由電荷為電子，帶負(fù)電，電流方向與電荷移動(dòng)方向相反。③電解質(zhì)溶液或者氣體導(dǎo)電正負(fù)離子的運(yùn)動(dòng)方向相反，電流與正離子定向移動(dòng)方向相同(負(fù)反)，并不矛盾S------------------------------++++++++++二.恒定電流S------------------------------++++++++++問(wèn)題：1.在左圖金屬導(dǎo)體中，若10s內(nèi)通過(guò)橫截面的電量為10C，則導(dǎo)體中的電流為

A，方向向

；2.某電解槽橫截面積為0.5m2，如右圖，若10s內(nèi)沿相反方向通過(guò)橫截面的正負(fù)離子的電量均為10C，則電解液中的電流為

A，方向向

；3.某電解槽橫截面積為0.5m2，若10s內(nèi)到達(dá)正極板的負(fù)離子電量為10C，到達(dá)負(fù)極板的正離子電量也為10C，則電解液中的電流為

A．121左左二.恒定電流三.電流的微觀解釋1.電流強(qiáng)度的微觀表達(dá)式：設(shè)某導(dǎo)體橫截面積為S，自由電荷電量為q，自由電荷定向移動(dòng)速度為v，單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n，求該導(dǎo)體內(nèi)的電流強(qiáng)度。S--------------------三.電流的微觀解釋例2.有一條橫截面積為1mm2的銅導(dǎo)線，通過(guò)的電流I=1A，求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率。已知阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1,銅的密度ρ=8.9×103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量M=0.064kg/mol，可認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子。問(wèn)題：電子的定向移動(dòng)速度那么小，為什么房間里開關(guān)一打開，燈就亮了呢？2.電場(chǎng)中的三種速率（數(shù)量級(jí)）：定向移動(dòng)速率：10-5m/s熱運(yùn)動(dòng)速率：105m/s產(chǎn)生電場(chǎng)的速率(電流傳導(dǎo)的速率)：3×108m/s問(wèn)題：電子的定向移動(dòng)速度那么小，為什么房間里開關(guān)一打開，燈就亮了呢？答：雖然定向移動(dòng)速率很慢，但開關(guān)閉合時(shí)在導(dǎo)體內(nèi)部幾乎是同時(shí)產(chǎn)生電場(chǎng)，導(dǎo)體內(nèi)部自由電荷同時(shí)開始定向移動(dòng)，導(dǎo)體內(nèi)部各處同時(shí)產(chǎn)生了電流，故開關(guān)打開燈立即亮了起來(lái)。三.電流的微觀解釋三.電流的微觀解釋電池容量：電池放電時(shí)能輸出的總電荷量叫作電池的容量，通常以“安時(shí)”（A·h）或“毫安時(shí)”（mA·h）作單位。（單個(gè)電池容量有限，常用多個(gè)電池構(gòu)成電池組來(lái)增加容量）問(wèn)題：左圖中的鋰電池以0.1A的電流工作，能堅(jiān)持多長(zhǎng)時(shí)間？以0.5A的電流工作呢？問(wèn)題：右圖中該待機(jī)可用22d，看視頻只能看12h，那播放視頻的電流是待機(jī)的幾倍？四.電池的容量例3.關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是（）A．金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向B．在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(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(dòng)的方向D．電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相同例4.氫原子的核外只有一個(gè)電子，設(shè)電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知電子的電荷量為e，運(yùn)動(dòng)速率為v，求電子繞核運(yùn)動(dòng)的等效電流多大？C例5.半徑為R

的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過(guò)圓心的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流應(yīng)有(

)A．若ω不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B．若電荷量Q不變而使ω變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍C．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變大D．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變小AB例6.隨著技術(shù)的進(jìn)步，不少國(guó)產(chǎn)也已極具競(jìng)爭(zhēng)力，如圖所示，為一款電池的背面印有的一些符號(hào)，下列說(shuō)法正確的是（）A．該電池的額定功率為